同軸ケーブル

同軸ケーブルの詳細

概要

同軸ケーブルとは、主に電気通信に使用される特殊な被覆電線を指します。このケーブルは、中心に配置された導体に絶縁素材が取り囲み、その外側を電磁シールドを持つ導体が覆っているため、外部からの電磁波の影響を最小限に抑えることができます。この構造により、同軸ケーブルは高周波信号の伝送に非常に適しており、無線通信機器やネットワーク機器、放送機器、さらには電子計測器でも広く活用されています。

同軸ケーブルは、1880年にイギリスの物理学者オリヴァー・ヘヴィサイドによって発明されたことが知られています。このケーブルの特徴的な断面は、軸を同じくした円筒が内側から外側へと連なっている形式を取っており、これが「同軸」という名称の由来となっています。

特徴

同軸ケーブルの構成要素は主に、内導体（芯線）、絶縁体、外部導体、シース（外被）の4つです。内導体を電気的信号を伝送し、外部導体が外部の電磁干渉からの保護を行います。最も一般的な絶縁体にはポリエチレンが使用され、外部導体は通常、細い銅線が編まれた編組線で構成されています。特に高周波信号を伝送する際には、金属箔が使われることもあります。

このケーブルは、不平衡トポロジーにより外部へ漏れる電磁波が少なく、高い柔軟性を持っている点も特筆すべき特徴です。外部導体が接地され、内部導体が信号線へ接続される仕組みです。

多様な用途

同軸ケーブルは多様な周波数範囲に対応しており、特にミリ波帯までの高周波伝送が可能です。使用例には、テレビ受像機とアンテナ間の接続、測定機器の信号や音声・映像信号伝送、LAN技術など多数のシステムが含まれます。また、直流を含む低周波信号の伝送にも広く使用されています。

しかし、同軸ケーブルにはいくつかの欠点も存在します。内部導体の絶縁に柔らかい発泡ポリエチレンが使用されていることから、強い力で固定すると絶縁体が変形し、インピーダンスが変わってしまい、損失が大きくなる可能性があります。同様に、内部導体がソフトな銅線で構成され、外部導体の編組が一重の場合、設置や移動での屈曲や引っ張りにより損傷しやすくなります。

特性インピーダンス

同軸ケーブルの特性インピーダンスは、内部導体の直径や外部導体の内径、絶縁体の誘電率に関連しています。侵入電磁波や信号の損失が無視できる場合、特性インピーダンスはおおよそ計算でき、無線機用には通常50Ω、テレビ受信機用には75Ωがよく使われています。

特殊な構造のケーブル

特に、漏洩同軸ケーブルは、外部導体に特定の形状の穴を開けることで、信号を伝送しながら送受信アンテナとしても機能します。このようなケーブルは、電波が届きづらい場所での通信に用いることが多いです。さらに、セミリジッドケーブルや同軸管といった特殊な設計のケーブルも存在し、それぞれの用途に応じた特性を持っています。

まとめ

同軸ケーブルはその構造と機能により、信号伝送において非常に重要な役割を果たしています。それぞれの用途に応じた特性インピーダンスや材料選択がされており、通信技術の基盤を支える存在です。

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