極細同軸ケーブル設計における電線サイズ選定のガイド

新しい極細同軸ケーブルを設計する際には、まず最初に電線サイズを選定する必要があります。適切なサイズ選定は、ケーブル設計の成功に不可欠です。以下に、電線サイズ選定において考慮すべき重要な要素と、各項目に関する考察を記載します。

• スペースの制約
• コネクタとの互換性
• 電流容量
• 許容電圧降下とリップル
• 許容信号減衰
• ケーブルの柔軟性
• コストとリードタイム

スペースの制約

極細同軸ケーブルは、通常、ノートパソコンのヒンジなど、非常に狭い空間を通過するために使用されます。このような場合、まず第一に、束ねられたケーブルが限られた空間を十分な余裕を持って安全に配線できることを確認する必要があります。N本の電線を円筒状に束ね、各電線の外径がd mmであると仮定すると、以下の簡易的な近似式を用いることで、束ねたケーブル全体のおおよその直径（D）を推定できます。

D が許容値を超えないように、d を適切に選択する必要があります。

コネクタとの互換性

コネクタを決定する前に電線サイズを決定することをお勧めします。ただし、必ずしもそれが可能であるとは限りません（例えば、市販のモジュールに接続する場合など）。コネクタが事前に決定されている場合は、選択した電線が両端のコネクタでサポートされていることを確認する必要があります。一般的に、電線の仕上がり外径はコネクタのピッチを超えてはなりません。しかし、それが唯一のルールではありません。多くのコネクタはピンピッチ未満の電線外径をサポートできますが、特定のサイズのみをサポートするコネクタもあります。コネクタのデータシートを必ず確認し、互換性を確認してください。

通常、コネクタメーカーは対応電線サイズをAWG番号でリストアップしています。ただし、AWGは導体サイズのみを定義し、外径は定義していないことに注意してください。極細同軸ケーブルの場合、外径は特性インピーダンスなどのケーブル特性に依存します。そのため、AWG番号がサポートリストに記載されている場合でも、実際のケーブル外径がコネクタピッチに適合しているかを必ず確認する必要があります。

電流容量

電線を電源ラインとして使用する場合は、必要な電流を流せるだけの太さが必要です。極細同軸ケーブルの電流容量は非常に限られているため、大電流が必要な場合は、電源ラインにディスクリート線（テフロン線またはPTFE線）を使用することをお勧めします。そうすることで、ディスクリートケーブル（電源用）と同軸ケーブル（信号用）のハイブリッドケーブルになります。

このようなハイブリッド ケーブルには特別なルールがいくつかあります。

• 各電線の仕上がり外径は、互いに近い数値である必要があります。目安として、2本の電線の外径の差は10%以内に抑える必要があります。
• すべてのディスクリートケーブルは片側にまとめて配置し、同軸ケーブルは反対側に配置する必要があります。したがって、ディスクリートケーブルと同軸ケーブルを交互に配置する構成は推奨されません。

現在、当社のオンライン設計ツールはハイブリッド構成に対応しておりません。ただし、製造ラインは対応しております。ハイブリッド構成を使用した極細同軸ケーブルをご希望の場合は、ご自身の図面をアップロードいただくか、サポートチームまでお問い合わせください。

許容電圧降下とリップル

電流容量は最小電線サイズを決定する第一の要素ですが、唯一の要素ではありません。長いケーブルでは、電圧降下を考慮する必要があります。極細同軸ケーブルは非常に細いため、直流抵抗が他のケーブルよりもはるかに大きな役割を果たします。末端のデバイスに供給される電圧が最小電圧要件を満たしていることを確認することが重要です。さらに、電圧リップルに対する厳しい要件がある場合、抵抗と寄生インダクタンスが小さく、リップルの低減に寄与する太い電線が好まれます。

許容信号減衰

高速信号の場合、許容減衰量も考慮すべき重要な要素です。電源ラインと同様に、細い電線は損失が大きくなる傾向があるため、信号減衰の観点からは太い電線が好まれます。

ケーブルの柔軟性

電圧リップルや信号損失への懸念を考慮すると、スペースの制約を満たす限り、太い電線の方が常に有利だと考えるかもしれません。しかし、これは正しくありません。なぜなら、個々の電線の直径が大きくなるにつれて、束ねた状態でのケーブル全体の剛性が急速に増加するからです。ケーブルが硬すぎると、複雑な空間に配線することが困難になります。したがって、電線のサイズは剛性を考慮して選択する必要があります。この点に疑問がある場合は、既存製品のサンプルを入手し、評価対象のケーブルとの違いを確認し、そのサンプルの剛性を基準として、評価対象ケーブルのハンドリング性を相対的に判断するのが有効です。

コストとリードタイム

コストとリードタイムの優先順位は、プロジェクトの予算と規模に大きく左右されます。40AWGと42AWGは、極細同軸ケーブル業界で最も広く使用されているサイズです。市場での供給量が多いため、通常、他のサイズよりも価格とリードタイムが魅力的です。他の特性に特段の制約がない場合は、これらが第一候補となるでしょう。

結論

上記をすべて総合的に判断すると、柔軟性、信頼性、コスト、そして電気性能のバランスを最適に取るためには、電線サイズを慎重に選定する必要があります。すべての用途に適用できる単一の最適解は存在しません。最適なサイズが不明な場合は、お気軽にサポートチームまでお問い合わせください。お客様の用途に応じた最適なソリューションをご提案いたします。次回の投稿では、ケーブルサイズの定義について、より詳しく解説します。どうぞお楽しみに！