ケーブル用ノイズフィルタ
【課題】今後予想される更なる高周波ノイズの対策として、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても効果的なケーブル用ノイズフィルタを得る。
【解決手段】シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分をその周囲を全て覆うように筒状導体１を被せ、筒状導体１の一方の端をシールド導体１１に短絡し、さらに、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に損失性材料２を挿入するように構成することで、筒状導体１の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止するようにした。
【解決手段】シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分をその周囲を全て覆うように筒状導体１を被せ、筒状導体１の一方の端をシールド導体１１に短絡し、さらに、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に損失性材料２を挿入するように構成することで、筒状導体１の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブル用ノイズフィルタに関し、特に、ケーブルに装着されて高周波ノイズを除去するためのケーブル用ノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケーブルを介して装置に進入または装置から放射されるノイズへの対策部品として、ケーブルをフェライト等の磁性体コアの中に通し、インピーダンスを上げてノイズを除去する方法が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ケーブルに対するノイズ対策ではないが、同軸線路などの不平衡回路に平衡伝送姿態のアンテナを接続する際に、同軸線路の外側に使用波長の１／４の長さの円筒導体を被せ、平衡回路との接点の反対側を同軸線路の外導体に短絡させることで、同軸線路の外導体の外側に流れようとする漏れ電流を阻止する機能をもつ、１／４波長スリーブ，バズーカと呼ばれる構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５５９２５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「アンテナ工学ハンドブック（第２版）」、電子情報通信学会編集、オーム社、平成２０年７月２５日発行、Ｐ．６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の磁性体コアによるノイズ対策では磁性体の磁気特性により比較的低い周波数帯域では効果を発揮するが、一般的に数十〜数百ＭＨｚ程度までで、それ以上の周波数帯域では磁気特性が低下し、ノイズを除去することができないという問題点があった。近年では材料の改良により１ＧＨｚ程度まで効果を持つものも出てきているが、今後予想される更なる高周波ノイズの対策としては限界がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても効果的なケーブル用ノイズフィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料とを備え、前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料とを備え、前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタであるので、筒状導体１の長手方向の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができ、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの構成を示した構成図および断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示す構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の構成のケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００１２】
図１（ａ）および（ｂ）において、１０は、ケーブルの芯線導体である。本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、その場合に限らず、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を筒状に覆う筒状導体であり、筒状導体１の一端は開放されているが、他方の一端は、シールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２は、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に挿入された損失性のある材料（以下、損失性材料とする。）である。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には外来のノイズにより、図面左手より、シールド導体１１の外面に沿ってノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１は、シールド導体１１の外面を内導体とし、筒状導体１の内面を外導体とした、同軸線路を構成しており、また、筒状導体１の一方の端で内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、筒状導体１の長手方向の長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００１４】
なお、上記の説明は、ノイズがケーブルの図面左手から伝播してくる場合で説明したが、図面右手から伝播してくる場合も、まず筒状導体１の外側に沿って伝播し、その後、筒状導体１の内側に入りこむため、以降は上記と同様の動作となり、この場合も同様にノイズを阻止することができる。
【００１５】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの筒状導体１を、シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体１の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより、筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ケーブルの芯線導体１０を覆うシールド導体１１と筒状導体１とを短絡する構成としたが、その場合に限らず、例えば、シールド導体１１ではなく、信号に対するＧＮＤレベルを伝えるＧＮＤ導体線が芯線導体１０と同様に平行配線されたようなケーブルに対しては、ＧＮＤ導体線と筒状導体１とを短絡する構成としてもよい。
【００１７】
真空における波長は、１００ＭＨｚで３ｍ，１ＧＨｚで３０ｃｍ、１０ＧＨｚで３ｃｍであり、１／４波長ではそれぞれ７５ｃｍ，７．５ｃｍ，７．５ｍｍとなる。実際には損失性材料２の誘電率および透磁率により波長が短縮するため、これらの長さよりさらに短くなり、ＭＨｚ帯に対しては使用しづらいが、ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。
【００１８】
また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と本発明の高い帯域の阻止効果とを同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００１９】
以上のように、本実施の形態１においては、シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに対し、このケーブルにおける長手方向の一部分を、その周囲を全て覆うように筒状導体１を被せ、筒状導体１の一方の端を塞いで、ケーブルのシールド導体１１に短絡させ、さらに、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に損失性材料２を挿入するように構成したので、筒状導体１の長手方向の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、筒状導体１の長さを阻止したいノイズの波長に応じて適宜設計すれば、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタを実現することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００２１】
図２において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿って、ケーブルの一部分を筒状に覆う筒状導体である。ただし、本実施の形態においては、筒状導体１の両端は塞がれておらず、両端とも開放端となっている。２は、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に存在する空間に挿入された損失性材料である。
【００２２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１に、外来のノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１は、シールド導体１１の外面を内導体とし、筒状導体１の内面を外導体とした、同軸線路を構成しており、また、それらの内導体と外導体との間は両端とも開放状態のため、両端開放線路となり、筒状導体１の長さを１／２波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００２３】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／２の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより、筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００２４】
上述の実施の形態１の構成では、対象とするケーブルがシールド付ケーブルである必要があるが、本実施の形態２の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取る必要がない。シールドのない場合には、芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体１０を伝播するノイズを阻止することができる。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを、同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分に、その周囲を覆うよう筒状導体１を被せ、筒状導体１とケーブルとの間の空間に損失性材料２を入れるように構成することで、筒状導体１の長さが波長λの１／２に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００２７】
実施の形態３．
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００２８】
図３（ａ）において、１０は、ケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では２本の芯線導体を図示しているが、芯線導体の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う２重の筒状導体である。すなわち、本実施の形態においては、筒状導体１が、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとから構成された２重構造となっている。また、それらの２重の筒状導体１の一端は、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとが互いに短絡するよう塞がれている。２は、２重の筒状導体１の外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとの間に存在する空間に挿入された損失性材料である。
【００２９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には外来のノイズにより、図面左手よりシールド導体１１の外面に沿ってノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１を構成している内側の筒状導体１ｂの中心側の面（シールド導体１１側の面）とシールド導体１１の外側の面との容量性の結合により、高い周波数に対してはこれらは短絡状態となる。これにより、シールド導体１１の外側の面と内側の筒状導体１ｂの外面とを一体としたものを内導体とし、外側の筒状導体１ａの内側の面を外導体とした、同軸線路が構成され、また、一方の端で、これらの内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、筒状導体１の長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００３０】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの２重構造の筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体１の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、２重の筒状導体１の間に損失性材料２を入れることにより、２重の筒状導体内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり、放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００３１】
なお、図３（ａ）では、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂの長さを同じ長さで示しているが、その場合に限らず、図３（ｂ）のように、異なる長さとしても良く、この場合は、外側の筒状導体１ａの長さによって、阻止できる周波数帯域が決まる。従って、内側の筒状導体１ｂの長さは任意の長さでよく、外側の筒状導体１ａの長さより長くても、あるいは、短くてもよい。また、外側の筒状導体１ａの長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。
【００３２】
また、図３（ｃ）や図３（ｄ）のように、内側の筒状導体１ｂと外側の筒状導体１ａの両端とも短絡しない構成としてもよく、その場合も、筒状導体１の内側の筒状導体１ｂの中心側の面（シールド導体１１側の面）とシールド導体１１の外側の面との容量性の結合により、高い周波数に対してはこれらは短絡状態となり、実施の形態２と同様な動作により、外側の筒状導体１ａの長さを１／２波長とする周波数のノイズを阻止することができる。なお、図３（ｃ）と図３（ｄ）との構成の違いは、図３（ｃ）においては、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂの長さが同じであるが、図３（ｄ）においては、それらの長さが異なる長さとなっている点のみが異なり、他の構成については同じである。なお、この場合も、外側の筒状導体１ａの長さによって、阻止できる周波数帯域が決まる。従って、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／２の長さとなるように設計する。
【００３３】
上述の実施の形態１の構成では、対象とするケーブルがシールド付ケーブルである必要があるが、本実施の形態３の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取る必要がない。また、シールドのない場合には、芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体を伝播するノイズを阻止することができる。
【００３４】
ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを、同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すように、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分の周囲を全て覆うよう筒状導体１を２重に被せ、２重の筒状導体１の一端の、外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂどうしを短絡し、さらに、２重の筒状導体１の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂ間の空間に損失性材料２を入れるように構成するようにしたので、筒状導体１の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、図３（ｃ）または図３（ｄ）に示すように、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分の周囲を全て覆うよう筒状導体１を２重に被せ、２重の筒状導体１の両端の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂどうしを短絡させずに、両端とも開放端とし、さらに、２重の筒状導体１の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂ間の空間に損失性材料２を入れるように構成するようにしたので、筒状導体１の長さが波長λの１／２に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００３７】
実施の形態４．
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００３８】
図４（ａ）において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う多重の筒状導体であり、多重の筒状導体１の一端は、それらのすべてが互いに短絡するよう塞がれている。２は、多重の筒状導体１を構成している筒状導体の互いの間に存在する空間、および、最も内側の筒状導体１ｄとシールド導体１１との間の空間に入れた損失性材料である。
【００３９】
なお、図４（ａ）の構成は、最も外側の筒状導体１ａの長さが最も長く、それ以外の筒状導体１ｂ〜１ｄについては、内側になるにつれて、徐々にステップ状に筒状導体の長さが短くなっている。従って、最も内側の（シールド導体１１に最寄りの）筒状導体１ｄの長さが最も短い。なお、図４（ａ）においては、４重になっている筒状導体１を例に挙げているが、この場合に限らず、何重でもよく、何重にするかは適宜決定すればよい。
【００４０】
次に、本実施の形態の動作を図４（ａ）を用いて説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には、外来のノイズにより、図面左手よりシールド導体１１の外面に沿って、ノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１はシールド導体１１の外面を内導体とし、多重の筒状導体１のそれぞれの内面を外導体とした、多重の同軸線路を構成しており、一方の端で内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、多重の筒状導体１を構成している各筒状導体１ａ〜１ｄのそれぞれの長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して高インピーダンスとなり、同時に複数の周波数のノイズを阻止する。
【００４１】
上記の説明は、ノイズがケーブルの図面左手から伝播してくる場合で説明したが、図面右手から伝播してくる場合も、まず、多重の筒状導体１の外側に沿って伝播し、その後、多重の筒状導体１の内側に入りこむため、同様にノイズを阻止することができる。
【００４２】
従って、複数のノイズの周波数に応じた長さの多重の筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、それぞれの周波数ノイズを阻止するフィルタとなる。しかしながら筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００４３】
図４（ａ）ではシールド付のケーブルである必要があるが、多重の筒状導体を図４（ｂ）のように構成すれば、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られる。なお、図４（ｂ）の構成は、最も外側と最も内側の筒状導体１ａ、１ｅの長さが最も長く、それらの長さは同じであり、それ以外の筒状導体１ｂ〜１ｄについては、内側になるにつれて、徐々にステップ状に筒状導体の長さが短くなっている。従って、最も内側の（シールド導体１１に最寄りの）筒状導体１ｅよりも１つだけ外側の筒状導体１ｄの長さが最も短い。また、図４（ｂ）においては、最も内側の筒状導体とシールド導体１１との間には、損失性材料２は挿入されていない点が、図４（ａ）と異なる。
【００４４】
図４（ｂ）の構成において、シールド導体１１がある場合には、多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの中心側の面とシールド導体１１の外側の面が容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、これによりシールド導体１１の外面と多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの外面とを一体としたものを内導体とし、最も内側以外の多重の筒状導体１ａ〜１ｄの内面を外導体とした、同軸線路を構成し、図４（ａ）の場合と同様に動作させることができる。
【００４５】
また、図４（ｂ）の構成において、シールド導体１１のない場合には、多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの中心側の面（シールド導体１１側の面）と芯線導体１０とが容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、芯線導体１０と多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの外面を一体としたものを内導体とし、最も内側以外の多重の筒状導体１ａ〜１ｄの内面を外導体とした、同軸線路を構成し、この場合も、図４（ａ）の場合と同様に動作させることができる。
【００４６】
さらに、図４（ｃ）や図４（ｄ）のように、多重の筒状導体の両端とも短絡しない構成としてもよい。その場合も、筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｄの中心側の面とシールド導体１１の外側の面の容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、実施の形態２と同様な動作により、外側の筒状導体１ａ〜１ｃのそれぞれの長さを１／２波長とする複数の周波数のノイズを阻止することができる。なお、図４（ｃ）および図４（ｄ）においては、筒状導体１の一端を短絡させる構造ではないため、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、各筒状導体の端部の位置を揃えて配置させる必要はない。他の構成については、図４（ａ）または図４（ｂ）と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４７】
このように、実施の形態４の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取らずに構成することも可能である。シールド導体１１のない場合には芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体１０を伝播するノイズを阻止することができる。また、筒状導体１を多重の構造にすることで、複数の周波数のノイズを阻止することができる。
【００４８】
ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを同時に得ることが可能であり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分を、その周囲を全て覆うように筒状導体を多重に被せ、各筒状導体の長さをそれぞれ異なる長さとすることを特徴とすることで、それぞれ異なる複数の周波数を中心とした複数の帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００５０】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００５１】
図５において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う筒状導体であり、ケーブルのシールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２は、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に存在する空間に入れた損失性材料である。実施の形態１との違いは、筒状導体１の内部の損失性材料２の厚みを一定とせず周期的に厚みを変えたことである。すなわち、損失性材料２の厚みが薄い部分と厚い部分とが交互に設けられている。なお、薄い部分は、その分だけ、図５に示すように、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に空間が存在している。
【００５２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
筒状導体１とシールド導体１１が片端短絡の同軸線路を構成し、筒状導体１の長さを１／４波長とする周波数のノイズを阻止する動作は実施の形態１と同じである。実施の形態４の構成ではこれに加え、損失性材料２の厚みを一定とせずに、周期的に厚みを変えたことにより、筒状導体１とシールド導体１１で構成される同軸線路のインピーダンスも周期的に変化する。このため、この変化周期の長さに応じた周波数のノイズも阻止されることになる。
【００５３】
このような損失性材料２の周期的な厚みの変化をもたせる構造は、図５のような、実施の形態１で示した筒状導体の内部に入れた損失性材料２への適用だけでなく、実施の形態２〜４に示したような筒状導体の内部に入れた損失性材料２に対しても同様に適用することができる。
【００５４】
本実施の形態の構成により、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを筒状導体１の長さ、および、損失性材料２の厚みを変化させる変化周期の長さの２つの周波数に対して阻止することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によれば、筒状導体１の中にいれる損失性材料２の厚みを一定とせず周期的に厚みを変えるようにしたので、筒状導体１の長さに応じた周波数に加え、損失性材料２の厚みを周期的に変えた周期構造の長さに応じた周波数を中心とする帯域のノイズも阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００５６】
実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００５７】
図６において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う筒状導体であり、それらの一端は、ケーブルのシールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ、筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃとケーブルのシールド導体１１との間の空間に入れた損失性材料である。
【００５８】
次に本実施の形態の動作について説明する。
筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃとシールド導体１１とが、それぞれ、片端短絡の同軸線路を構成し、それぞれの筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの長さを１／４波長とする周波数のノイズを阻止する動作は実施の形態１と同じである。また、実施の形態５の構成では、これら複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃを直列にケーブルに設置し、さらに、図６のように、それぞれ長さの異なる筒状導体とすれば、異なる複数の周波数ノイズを阻止することができる。また、複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの長さが同じであっても、特定の周波数のノイズの阻止性能を高めることができる。
【００５９】
なお、このように、複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃを直列にケーブルに設置する特徴については、個々の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの構造が実施の形態１の構造に限らず、実施の形態２〜５までのいずれかの構造のものに対しても同様に適用することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態によれば、異なる長さの筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃで構成されたノイズフィルタを複数直列並べて構成することを特徴とすることで、それぞれ異なる複数の周波数を中心とした複数の帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のケーブル用ノイズフィルタは安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能であり、ケーブル伝送におけるノイズ対策として多様な装置、システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 筒状導体、２ 損失性材料、１０ 芯線導体、１１ シールド導体。
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブル用ノイズフィルタに関し、特に、ケーブルに装着されて高周波ノイズを除去するためのケーブル用ノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケーブルを介して装置に進入または装置から放射されるノイズへの対策部品として、ケーブルをフェライト等の磁性体コアの中に通し、インピーダンスを上げてノイズを除去する方法が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ケーブルに対するノイズ対策ではないが、同軸線路などの不平衡回路に平衡伝送姿態のアンテナを接続する際に、同軸線路の外側に使用波長の１／４の長さの円筒導体を被せ、平衡回路との接点の反対側を同軸線路の外導体に短絡させることで、同軸線路の外導体の外側に流れようとする漏れ電流を阻止する機能をもつ、１／４波長スリーブ，バズーカと呼ばれる構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５５９２５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「アンテナ工学ハンドブック（第２版）」、電子情報通信学会編集、オーム社、平成２０年７月２５日発行、Ｐ．６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の磁性体コアによるノイズ対策では磁性体の磁気特性により比較的低い周波数帯域では効果を発揮するが、一般的に数十〜数百ＭＨｚ程度までで、それ以上の周波数帯域では磁気特性が低下し、ノイズを除去することができないという問題点があった。近年では材料の改良により１ＧＨｚ程度まで効果を持つものも出てきているが、今後予想される更なる高周波ノイズの対策としては限界がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても効果的なケーブル用ノイズフィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料とを備え、前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料とを備え、前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタであるので、筒状導体１の長手方向の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができ、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るノイズフィルタの構成を示した構成図および断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係るノイズフィルタの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示す構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の構成のケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００１２】
図１（ａ）および（ｂ）において、１０は、ケーブルの芯線導体である。本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、その場合に限らず、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を筒状に覆う筒状導体であり、筒状導体１の一端は開放されているが、他方の一端は、シールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２は、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に挿入された損失性のある材料（以下、損失性材料とする。）である。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には外来のノイズにより、図面左手より、シールド導体１１の外面に沿ってノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１は、シールド導体１１の外面を内導体とし、筒状導体１の内面を外導体とした、同軸線路を構成しており、また、筒状導体１の一方の端で内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、筒状導体１の長手方向の長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００１４】
なお、上記の説明は、ノイズがケーブルの図面左手から伝播してくる場合で説明したが、図面右手から伝播してくる場合も、まず筒状導体１の外側に沿って伝播し、その後、筒状導体１の内側に入りこむため、以降は上記と同様の動作となり、この場合も同様にノイズを阻止することができる。
【００１５】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの筒状導体１を、シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体１の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより、筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ケーブルの芯線導体１０を覆うシールド導体１１と筒状導体１とを短絡する構成としたが、その場合に限らず、例えば、シールド導体１１ではなく、信号に対するＧＮＤレベルを伝えるＧＮＤ導体線が芯線導体１０と同様に平行配線されたようなケーブルに対しては、ＧＮＤ導体線と筒状導体１とを短絡する構成としてもよい。
【００１７】
真空における波長は、１００ＭＨｚで３ｍ，１ＧＨｚで３０ｃｍ、１０ＧＨｚで３ｃｍであり、１／４波長ではそれぞれ７５ｃｍ，７．５ｃｍ，７．５ｍｍとなる。実際には損失性材料２の誘電率および透磁率により波長が短縮するため、これらの長さよりさらに短くなり、ＭＨｚ帯に対しては使用しづらいが、ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。
【００１８】
また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と本発明の高い帯域の阻止効果とを同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００１９】
以上のように、本実施の形態１においては、シールド導体１１が設けられたシールド付きケーブルに対し、このケーブルにおける長手方向の一部分を、その周囲を全て覆うように筒状導体１を被せ、筒状導体１の一方の端を塞いで、ケーブルのシールド導体１１に短絡させ、さらに、筒状導体１とシールド導体１１との間に存在する空間に損失性材料２を挿入するように構成したので、筒状導体１の長手方向の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、筒状導体１の長さを阻止したいノイズの波長に応じて適宜設計すれば、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタを実現することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００２１】
図２において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿って、ケーブルの一部分を筒状に覆う筒状導体である。ただし、本実施の形態においては、筒状導体１の両端は塞がれておらず、両端とも開放端となっている。２は、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に存在する空間に挿入された損失性材料である。
【００２２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１に、外来のノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１は、シールド導体１１の外面を内導体とし、筒状導体１の内面を外導体とした、同軸線路を構成しており、また、それらの内導体と外導体との間は両端とも開放状態のため、両端開放線路となり、筒状導体１の長さを１／２波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００２３】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／２の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより、筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００２４】
上述の実施の形態１の構成では、対象とするケーブルがシールド付ケーブルである必要があるが、本実施の形態２の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取る必要がない。シールドのない場合には、芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体１０を伝播するノイズを阻止することができる。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを、同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分に、その周囲を覆うよう筒状導体１を被せ、筒状導体１とケーブルとの間の空間に損失性材料２を入れるように構成することで、筒状導体１の長さが波長λの１／２に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００２７】
実施の形態３．
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００２８】
図３（ａ）において、１０は、ケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では２本の芯線導体を図示しているが、芯線導体の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う２重の筒状導体である。すなわち、本実施の形態においては、筒状導体１が、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとから構成された２重構造となっている。また、それらの２重の筒状導体１の一端は、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとが互いに短絡するよう塞がれている。２は、２重の筒状導体１の外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂとの間に存在する空間に挿入された損失性材料である。
【００２９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には外来のノイズにより、図面左手よりシールド導体１１の外面に沿ってノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１を構成している内側の筒状導体１ｂの中心側の面（シールド導体１１側の面）とシールド導体１１の外側の面との容量性の結合により、高い周波数に対してはこれらは短絡状態となる。これにより、シールド導体１１の外側の面と内側の筒状導体１ｂの外面とを一体としたものを内導体とし、外側の筒状導体１ａの内側の面を外導体とした、同軸線路が構成され、また、一方の端で、これらの内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、筒状導体１の長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して無限大のインピーダンスとなり、当該ノイズを阻止する。
【００３０】
従って、阻止したいノイズの周波数に応じた長さの２重構造の筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、その周波数のノイズを阻止するフィルタとなる。すなわち、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。しかしながら、筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体１の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、２重の筒状導体１の間に損失性材料２を入れることにより、２重の筒状導体内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり、放出される効果が得られるため、細く小型の形状のまま、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００３１】
なお、図３（ａ）では、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂの長さを同じ長さで示しているが、その場合に限らず、図３（ｂ）のように、異なる長さとしても良く、この場合は、外側の筒状導体１ａの長さによって、阻止できる周波数帯域が決まる。従って、内側の筒状導体１ｂの長さは任意の長さでよく、外側の筒状導体１ａの長さより長くても、あるいは、短くてもよい。また、外側の筒状導体１ａの長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／４の長さとなるように設計する。
【００３２】
また、図３（ｃ）や図３（ｄ）のように、内側の筒状導体１ｂと外側の筒状導体１ａの両端とも短絡しない構成としてもよく、その場合も、筒状導体１の内側の筒状導体１ｂの中心側の面（シールド導体１１側の面）とシールド導体１１の外側の面との容量性の結合により、高い周波数に対してはこれらは短絡状態となり、実施の形態２と同様な動作により、外側の筒状導体１ａの長さを１／２波長とする周波数のノイズを阻止することができる。なお、図３（ｃ）と図３（ｄ）との構成の違いは、図３（ｃ）においては、外側の筒状導体１ａと内側の筒状導体１ｂの長さが同じであるが、図３（ｄ）においては、それらの長さが異なる長さとなっている点のみが異なり、他の構成については同じである。なお、この場合も、外側の筒状導体１ａの長さによって、阻止できる周波数帯域が決まる。従って、筒状導体１の長さは、阻止したいノイズの波長をλとするとき、当該波長λの１／２の長さとなるように設計する。
【００３３】
上述の実施の形態１の構成では、対象とするケーブルがシールド付ケーブルである必要があるが、本実施の形態３の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取る必要がない。また、シールドのない場合には、芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体を伝播するノイズを阻止することができる。
【００３４】
ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを、同時に得ることが可能となり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すように、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分の周囲を全て覆うよう筒状導体１を２重に被せ、２重の筒状導体１の一端の、外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂどうしを短絡し、さらに、２重の筒状導体１の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂ間の空間に損失性材料２を入れるように構成するようにしたので、筒状導体１の長さが波長λの１／４に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、図３（ｃ）または図３（ｄ）に示すように、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分の周囲を全て覆うよう筒状導体１を２重に被せ、２重の筒状導体１の両端の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂどうしを短絡させずに、両端とも開放端とし、さらに、２重の筒状導体１の外側および内側の筒状導体１ａ、１ｂ間の空間に損失性材料２を入れるように構成するようにしたので、筒状導体１の長さが波長λの１／２に相当する周波数を中心とする帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００３７】
実施の形態４．
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００３８】
図４（ａ）において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でもよく、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う多重の筒状導体であり、多重の筒状導体１の一端は、それらのすべてが互いに短絡するよう塞がれている。２は、多重の筒状導体１を構成している筒状導体の互いの間に存在する空間、および、最も内側の筒状導体１ｄとシールド導体１１との間の空間に入れた損失性材料である。
【００３９】
なお、図４（ａ）の構成は、最も外側の筒状導体１ａの長さが最も長く、それ以外の筒状導体１ｂ〜１ｄについては、内側になるにつれて、徐々にステップ状に筒状導体の長さが短くなっている。従って、最も内側の（シールド導体１１に最寄りの）筒状導体１ｄの長さが最も短い。なお、図４（ａ）においては、４重になっている筒状導体１を例に挙げているが、この場合に限らず、何重でもよく、何重にするかは適宜決定すればよい。
【００４０】
次に、本実施の形態の動作を図４（ａ）を用いて説明する。
いま、ケーブルのシールド導体１１には、外来のノイズにより、図面左手よりシールド導体１１の外面に沿って、ノイズが伝播してくるものとしたとき、筒状導体１はシールド導体１１の外面を内導体とし、多重の筒状導体１のそれぞれの内面を外導体とした、多重の同軸線路を構成しており、一方の端で内導体と外導体とが短絡されているため、片端短絡線路となり、多重の筒状導体１を構成している各筒状導体１ａ〜１ｄのそれぞれの長さを１／４波長とする周波数のノイズに対して高インピーダンスとなり、同時に複数の周波数のノイズを阻止する。
【００４１】
上記の説明は、ノイズがケーブルの図面左手から伝播してくる場合で説明したが、図面右手から伝播してくる場合も、まず、多重の筒状導体１の外側に沿って伝播し、その後、多重の筒状導体１の内側に入りこむため、同様にノイズを阻止することができる。
【００４２】
従って、複数のノイズの周波数に応じた長さの多重の筒状導体１をシールド付きケーブルに取り付けることで、それぞれの周波数ノイズを阻止するフィルタとなる。しかしながら筒状導体１だけでは阻止できるノイズ周波数の帯域幅が狭帯域となる。筒状導体の太さを大きくすることで阻止帯域の幅を広くすることもできるが、本実施の形態においては、筒状導体１の内部に損失性材料２を入れることにより筒状導体１内部に入ったノイズのエネルギーが熱に変わり放出される効果が得られるため、より広い帯域のノイズに対して阻止効果を得ることが可能となる。
【００４３】
図４（ａ）ではシールド付のケーブルである必要があるが、多重の筒状導体を図４（ｂ）のように構成すれば、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られる。なお、図４（ｂ）の構成は、最も外側と最も内側の筒状導体１ａ、１ｅの長さが最も長く、それらの長さは同じであり、それ以外の筒状導体１ｂ〜１ｄについては、内側になるにつれて、徐々にステップ状に筒状導体の長さが短くなっている。従って、最も内側の（シールド導体１１に最寄りの）筒状導体１ｅよりも１つだけ外側の筒状導体１ｄの長さが最も短い。また、図４（ｂ）においては、最も内側の筒状導体とシールド導体１１との間には、損失性材料２は挿入されていない点が、図４（ａ）と異なる。
【００４４】
図４（ｂ）の構成において、シールド導体１１がある場合には、多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの中心側の面とシールド導体１１の外側の面が容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、これによりシールド導体１１の外面と多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの外面とを一体としたものを内導体とし、最も内側以外の多重の筒状導体１ａ〜１ｄの内面を外導体とした、同軸線路を構成し、図４（ａ）の場合と同様に動作させることができる。
【００４５】
また、図４（ｂ）の構成において、シールド導体１１のない場合には、多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの中心側の面（シールド導体１１側の面）と芯線導体１０とが容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、芯線導体１０と多重の筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｅの外面を一体としたものを内導体とし、最も内側以外の多重の筒状導体１ａ〜１ｄの内面を外導体とした、同軸線路を構成し、この場合も、図４（ａ）の場合と同様に動作させることができる。
【００４６】
さらに、図４（ｃ）や図４（ｄ）のように、多重の筒状導体の両端とも短絡しない構成としてもよい。その場合も、筒状導体１の最も内側の筒状導体１ｄの中心側の面とシールド導体１１の外側の面の容量性の結合により高い周波数に対しては短絡となり、実施の形態２と同様な動作により、外側の筒状導体１ａ〜１ｃのそれぞれの長さを１／２波長とする複数の周波数のノイズを阻止することができる。なお、図４（ｃ）および図４（ｄ）においては、筒状導体１の一端を短絡させる構造ではないため、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、各筒状導体の端部の位置を揃えて配置させる必要はない。他の構成については、図４（ａ）または図４（ｂ）と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４７】
このように、実施の形態４の構成では、シールド付きのケーブルでも、シールドのないケーブルでも効果が得られ、ケーブルを構成する導体の一部と短絡を取らずに構成することも可能である。シールド導体１１のない場合には芯線導体１０が同軸構造の内導体となり、芯線導体１０を伝播するノイズを阻止することができる。また、筒状導体１を多重の構造にすることで、複数の周波数のノイズを阻止することができる。
【００４８】
ＧＨｚ帯に対しては実用的なサイズとなり、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能となる。また、損失性材料２の代わりに、ＧＨｚ帯で損失が増加するような磁性体コアが使えれば、磁性体コアによる低い帯域の阻止効果と、本発明の高い帯域の阻止効果とを同時に得ることが可能であり、広帯域のノイズに対して効果的なケーブル用フィルタとすることもできる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、ケーブルに対し、このケーブルの長手方向の一部分を、その周囲を全て覆うように筒状導体を多重に被せ、各筒状導体の長さをそれぞれ異なる長さとすることを特徴とすることで、それぞれ異なる複数の周波数を中心とした複数の帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００５０】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００５１】
図５において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１は、ケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う筒状導体であり、ケーブルのシールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２は、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に存在する空間に入れた損失性材料である。実施の形態１との違いは、筒状導体１の内部の損失性材料２の厚みを一定とせず周期的に厚みを変えたことである。すなわち、損失性材料２の厚みが薄い部分と厚い部分とが交互に設けられている。なお、薄い部分は、その分だけ、図５に示すように、筒状導体１とケーブルのシールド導体１１との間に空間が存在している。
【００５２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
筒状導体１とシールド導体１１が片端短絡の同軸線路を構成し、筒状導体１の長さを１／４波長とする周波数のノイズを阻止する動作は実施の形態１と同じである。実施の形態４の構成ではこれに加え、損失性材料２の厚みを一定とせずに、周期的に厚みを変えたことにより、筒状導体１とシールド導体１１で構成される同軸線路のインピーダンスも周期的に変化する。このため、この変化周期の長さに応じた周波数のノイズも阻止されることになる。
【００５３】
このような損失性材料２の周期的な厚みの変化をもたせる構造は、図５のような、実施の形態１で示した筒状導体の内部に入れた損失性材料２への適用だけでなく、実施の形態２〜４に示したような筒状導体の内部に入れた損失性材料２に対しても同様に適用することができる。
【００５４】
本実施の形態の構成により、安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを筒状導体１の長さ、および、損失性材料２の厚みを変化させる変化周期の長さの２つの周波数に対して阻止することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によれば、筒状導体１の中にいれる損失性材料２の厚みを一定とせず周期的に厚みを変えるようにしたので、筒状導体１の長さに応じた周波数に加え、損失性材料２の厚みを周期的に変えた周期構造の長さに応じた周波数を中心とする帯域のノイズも阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【００５６】
実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６に係るケーブル用ノイズフィルタの構成を示すケーブルの長手方向を断面とした断面図である。
【００５７】
図６において、１０はケーブルの芯線導体であり、本実施の形態では、２本の芯線導体１０を図示しているが、芯線導体１０の数は、１本でも、あるいは、３本以上でもよい。１１は、芯線導体１０を覆うためのケーブルのシールド導体である。芯線導体１０とシールド導体１１とをまとめてケーブルと呼ぶ。１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれケーブルの長手方向に沿ってケーブルの一部分を覆う筒状導体であり、それらの一端は、ケーブルのシールド導体１１に短絡するよう塞がれている。２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ、筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃとケーブルのシールド導体１１との間の空間に入れた損失性材料である。
【００５８】
次に本実施の形態の動作について説明する。
筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃとシールド導体１１とが、それぞれ、片端短絡の同軸線路を構成し、それぞれの筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの長さを１／４波長とする周波数のノイズを阻止する動作は実施の形態１と同じである。また、実施の形態５の構成では、これら複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃを直列にケーブルに設置し、さらに、図６のように、それぞれ長さの異なる筒状導体とすれば、異なる複数の周波数ノイズを阻止することができる。また、複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの長さが同じであっても、特定の周波数のノイズの阻止性能を高めることができる。
【００５９】
なお、このように、複数の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃを直列にケーブルに設置する特徴については、個々の筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃの構造が実施の形態１の構造に限らず、実施の形態２〜５までのいずれかの構造のものに対しても同様に適用することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態によれば、異なる長さの筒状導体１ａ、１ｂ、１ｃで構成されたノイズフィルタを複数直列並べて構成することを特徴とすることで、それぞれ異なる複数の周波数を中心とした複数の帯域のノイズを阻止することができる。以上により、１ＧＨｚ以上の高い周波数のノイズに対しても有効なケーブル用ノイズフィルタが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のケーブル用ノイズフィルタは安価な材料と簡単な構成で高い周波数帯域のノイズを阻止することが可能であり、ケーブル伝送におけるノイズ対策として多様な装置、システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 筒状導体、２ 損失性材料、１０ 芯線導体、１１ シールド導体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、
前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料と
を備え、
前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項２】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、
前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料と
を備え、
前記筒状導体の両端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項３】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体
を備え、
前記筒状導体は、複数の筒状の導体から構成された多重構造であって、
前記複数の筒状の導体どうしの間には、損失性材料が挿入され、
前記複数の筒状の導体は、それらの一端どうしが短絡され、他端がそれぞれ開放端であることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項４】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体
を備え、
前記筒状導体は、複数の筒状の導体から構成された多重構造であって、
前記複数の筒状の導体どうしの間には、損失性材料が挿入され、
前記複数の筒状の導体は、両端がそれぞれ開放端であることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項５】
前記複数の筒状の導体は、互いに異なる長さを有することを特徴とする請求項３または４に記載のケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項６】
前記損失性材料は、その厚さを一定とせずに、周期的に厚さが変わることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項７】
前記ケーブルに対して、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のケーブル用ノイズフィルタを、複数個長手方向に並べて配置し、
それらの複数個のケーブル用ノイズフィルタの筒状導体が互いに異なる長さを有していることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項１】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、
前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料と
を備え、
前記筒状導体の一端を前記ケーブルを構成する導体に短絡させ、前記筒状導体の他端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項２】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体と、
前記筒状導体と前記ケーブルとの間に挿入された損失性材料と
を備え、
前記筒状導体の両端を開放端としたことを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項３】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体
を備え、
前記筒状導体は、複数の筒状の導体から構成された多重構造であって、
前記複数の筒状の導体どうしの間には、損失性材料が挿入され、
前記複数の筒状の導体は、それらの一端どうしが短絡され、他端がそれぞれ開放端であることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項４】
ケーブルに装着されるケーブル用ノイズフィルタであって、
ケーブルの長手方向の一部分に対してその周囲を覆うように被せられた筒状導体
を備え、
前記筒状導体は、複数の筒状の導体から構成された多重構造であって、
前記複数の筒状の導体どうしの間には、損失性材料が挿入され、
前記複数の筒状の導体は、両端がそれぞれ開放端であることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項５】
前記複数の筒状の導体は、互いに異なる長さを有することを特徴とする請求項３または４に記載のケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項６】
前記損失性材料は、その厚さを一定とせずに、周期的に厚さが変わることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のケーブル用ノイズフィルタ。
【請求項７】
前記ケーブルに対して、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のケーブル用ノイズフィルタを、複数個長手方向に並べて配置し、
それらの複数個のケーブル用ノイズフィルタの筒状導体が互いに異なる長さを有していることを特徴とするケーブル用ノイズフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３９８２（Ｐ２０１１−３９８２Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４３４１０（Ｐ２００９−１４３４１０）
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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