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内部構造が重要:アンテナ同軸ケーブルの基礎知識

What’s Inside Coaxial Cables

セルラー、GNSS(全地球航法衛星システム)、Wi-Fi、Bluetoothなどの外部アンテナを使用するデバイスにおいて、RF(高周波)ケーブルは極めて重要な構成要素です。アンテナと送信機・受信機の間で信号を伝送する役割を担っており、通信性能と信頼性に直接影響を与えます。

もっとも一般的に使われているのが同軸ケーブルです。(他のケーブルタイプやグランドプレーンとの関係については、「RFケーブルの基礎知識」をご覧ください。)同軸ケーブルは以下の4つの主要構成から成り立っています:

同軸ケーブルの構造

内部構造が重要:アンテナ同軸ケーブルの基礎知識
  • 導体(Conductor:信号を伝送する中芯で、主に銅またはアルミニウムが使用されます。
  • 絶縁体(Insulation:導体とシールドを分離し、信号効率を高めます。素材はポリマー製で、固体または発泡タイプがあり、柔軟性や重量によって選定されます。
  • シールド(Shield:絶縁体を覆い、外部の電磁干渉(EMI)から保護します。アルミの編組やホイル、あるいはその複層構造が採用され、遮蔽性能を高めます。
  • 外被(Jacket:ケーブル全体を保護するカバーで、熱可塑性樹脂が主流です。擦れや折れ、紫外線、さらにはネズミなどによる物理的損傷から守ります。

配線経路と柔軟性

これらの構成材料は、ケーブルがどのような経路で設置されるかにも影響します。たとえば、車両内部を通して屋根のアンテナに接続する場合、細くて柔らかいケーブルが有利です。一方、ビルの外壁や屋上に沿って敷設する場合は、太くて耐候性の高いケーブルが適しているかもしれません。

データシートで分かる重要情報

ケーブルの仕様(データシート)は以下の情報を提供します:

  • 重量
  • 最小曲げ半径
  • 対応温度範囲
  • 周波数ごとの信号損失

たとえば、Taoglas TGC-200ロス低減ケーブルのデータシートでは、GNSS、Wi-Fi、Sub-6GHz 4G/5G用途に対応した性能が記載されています。特に、510メートルの長距離伝送でも信号損失が少ない点が特徴です。

特性 仕様
機械的仕様
最小曲げ半径 25mm
ケーブル重量 0.0035 Kg/m
環境仕様
保管温度範囲 -70°C ~ +85°C
使用温度範囲 -40°C ~ +90°C
電気的仕様
特性 仕様
インピーダンス 50 ± 2Ω
静電容量 80.0 ± 5pF/m
減衰量 vs. 周波数

インピーダンスと信号損失の関係

信号損失を左右する要素の一つがインピーダンスです。単位はΩ(オーム)で、50Ωまたは75Ωが主流です。

  • 50Ω:送受信に対応した用途で最も広く使用されています。高出力対応かつ低損失のバランスが取れています。
  • 75Ω:受信専用アプリケーション向け(例:TV・衛星放送)で、信号減衰がより少ない設計です。

また、一般的にケーブルが太くなるほど信号損失は少なくなります。太いケーブルはコストが高くなりますが、5~10メートル以上の距離で使用する場合には信号損失の低減効果が期待できるため、その分の投資価値があります。

インピーダンスと信号損失の関係

設計初期段階でのケーブル選定が重要

このように、同軸ケーブルの選定はデバイス全体の性能に影響するため、OEMやシステムインテグレーターは製品設計の初期段階からアンテナとケーブルをセットで検討することが望まれます。

たとえば、セルラー機器では、ケーブルの長さが一定以上であれば、キャリア認証の要件が緩和されるケースもあります。これは、短いケーブルや内蔵アンテナと比較して外部ケーブル使用のメリットの一つです。

Taoglasのケーブルソリューション

Taoglasでは、以下のアプリケーション向けに標準品およびカスタムケーブルアセンブリを多数取り揃えています:

  • セルラー
  • GNSS(GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou など)
  • Wi-Fi
  • Bluetooth
  • LPWA(NB-IoT、Cat M1)

製品一覧と詳細情報は、Taoglasケーブル製品ページをご覧ください。

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