同軸ケーブルの基本構造とは？代表的な用途や構造上の特徴についても解説
同軸ケーブルは、複数の層を同心円状に重ねた独特な構造から、この名前で呼ばれています。
そこで今回は、同軸ケーブルや周辺機器のアンプ、タップ、HFC機器、PS等のリユース・リサイクル事業に取り組むクリエイトジャパンが、同軸ケーブルの構造について解説していきます。
また併せて、用途や代表的な規格といった同軸ケーブルの基礎知識や、構造上の特徴、注意点についても紹介していきますので、同軸ケーブルの構造について改めて確認しておきたいという通信事業者様、工事業者様は、ぜひ参考としてご覧ください。
目次
同軸ケーブルの基本的な構造や用途とは？
まずは、英語で「Coaxial cable」や「RF Cable」などと呼ばれている同軸ケーブルの基礎知識について、確認していきましょう。以下の一覧に同軸ケーブルの日本における主な用途や代表的な規格、信号の伝送方法、基本的な構造についてまとめましたので、ひと通りご確認ください。
同軸ケーブルに関する基礎知識
| 主な用途 | 高周波電気信号（RF）の伝送に使われている。 日本における同軸ケーブルの用途の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
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|---|---|
| 代表的な規格 | 日本で使われている代表的な規格は「JIS規格」と「MIL規格」の2種類。 それぞれ特徴や仕様、品番に込められた意味が異なっているため、用途や使用環境によって適切な規格と種類を選ぶ必要がある。 |
| 信号の伝送方法 | 同軸コネクタで電気器具と接続することにより、信号伝送が可能になる。 具体的には、同軸ケーブルの中心導体と同軸コネクタの中心コンタクトが電気信号の送信を行い、同軸ケーブルの外部導体と同軸コネクタ本体が電気信号の帰り道となることで、信号の送信が完了する仕組み。 |
| 基本的な構造 | 同軸ケーブルの構造は、中心から中心導体、内部絶縁体、外部導体、外部被覆の4層構造が基本になっている。 |
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先ほど紹介したように、同軸ケーブルは中心を同じくする4つの層を等間隔で重ねたような構造が基本になっています。そこで次の章からは、同軸ケーブルの構造をより深く理解するために、各層の役割や使われることが多い材料の具体例等について、中心部から順に説明していきます。
【同軸ケーブルの構造その1】中心導体
同軸ケーブルの最も内側、中心部にあるのが中心導体です。芯線や内部導体とも呼ばれるもので、同軸ケーブルにおいて電圧の変化を受信側に伝え、信号を送信する役割を担っています。
材質としては、銅線を単線として使用する他、軟銅を束にして作られた銅線や撚線が使われるのが一般的ですが、同軸ケーブルの用途によっては、伝送効率や外部からの信号の干渉を防ぐ遮蔽性の向上等を目的に、銅線に銀やすずでメッキを施したものを使う場合もあります。
なお同軸ケーブルを使った高周波電気信号の伝送時には、電流が導体の中心部ではなく表面に集中する表皮効果が起こるため、電流の抵抗値が小さくなり、伝送効率が上がることが知られています。
【同軸ケーブルの構造その2】内部絶縁体
中心導体の外側をぐるっと覆うような形で配置されているのが、内部絶縁体という絶縁層です。
内部絶縁体とは、同軸ケーブルの構造において主に中心導体の固定、伝送損失の低減、特性インピーダンスの維持という3つの役割を担う層のこと。
素材としては比誘電率の低いポリ塩化ビニル（PVC）や発泡ポリエチレンの他、気温や湿度といった天候、外部環境への耐久性向上を目的として、テフロンやフッ素樹脂等が使われるケースも見られます。
なお特性インピーダンスとは、用途ごとに最適化されたインピーダンス（信号伝送時に生じる抵抗）のことです。日本では、同軸ケーブルの用途別に特性インピータンスが定められており、テレビ用では75Ω、無線用では50Ωが特性インピーダンスに設定されています。
同軸ケーブルを使う際には用途に合った特性インピーダンスのものを選び、さらにケーブルと同じ特性インピーダンスのコネクタを接続してインピーダンス整合を取る必要がありますので、併せて覚えておきましょう。
【同軸ケーブルの構造その3】外部導体
同軸ケーブルの三層目、内部絶縁体の外側に配置されているのが、外部導体です。
外部導体とは、主に中心導体が送信した電気信号の帰り道となる層のことで、受信側から戻ってきた電気信号のグランドアース（GND）として、また送信中の信号の漏洩や、外部からの電磁波や信号の侵入・干渉を防ぐシールドとしての役割を果たしています。
その素材としては、編組と呼ばれる細い銅線を編み上げた金属繊維が使われるのが一般的です。
ただし、高周波帯での使用が想定される場合など、同軸ケーブルにより高いシールド性能を付与したい場合には、以下のように外部導体の素材を工夫したり、編組を二重・三重にして全体の層の数を増やす等の対策が取られます。
- 編組にメッキを施す
- 編組よりもシールド効果が高い銅箔、アルミ箔、銅パイプなどを使う
【同軸ケーブルの構造その4】外部被覆
同軸ケーブルの四層目、最も外側の層として外部導体までのケーブル本体を保護しているのが、外部被覆です。シースやジャック、ビニル、保護被覆などと呼ばれることもあります。
外部導体と同じく、送信中の電気信号の漏洩や外部からの電磁波等の侵入・干渉を防いでいる他、圧迫等の物理的なダメージや、気温や湿度の変化による劣化からケーブルを守る役割も果たしているところが、外部被覆の大きな特徴だと言えるでしょう。
なお外部被覆の素材としては、主にポリ塩化ビニルやポリエチレン等の樹脂が使われています。
同軸ケーブルの構造上の特徴や注意点とは？まとめて紹介
異なる役割と素材の層を、同心円状に重ねた同軸ケーブルには、その構造ゆえの特徴がいくつかあります。そこでここからは、同軸ケーブルの構造上の特徴のうち代表的なものについて3つ紹介していきます。
こちらも、同軸ケーブルの用途や構造といった基礎知識と一緒にぜひ覚えておいてくださいね。
耐久性や遮蔽性は太さ（外径）によって決まる
一般的に同軸ケーブルは、中心導体の直径が大きくなるほど伝送効率が、その他の層が厚くなるほど遮蔽性と耐久性が上がるとされています。そのため屋外など、厳しい環境下で同軸ケーブルを使いたいという場合は、外径が大きい同軸ケーブルを選ぶようにすると良いでしょう。
なお同軸ケーブルの外径は、JIS規格のものであれば品番の数字を見れば大体把握できます。
JIS規格の同軸ケーブルの場合、品番に入った数字がおおよその絶縁体外径（5なら約5㎜、7なら約7㎜）を表すので、用途に合った太さの同軸ケーブルを選ぶための参考にしてくださいね。
ただ一方で、同軸ケーブルには外径が大きいほど柔軟性が低下し、扱いにくくなるという側面もあります。機能性と扱いやすさの両方を考慮した上で、目的に合った太さ・種類の同軸ケーブルを選ぶ必要があると覚えておきましょう。
圧迫し過ぎると、信号の伝送がうまくいかなくなる
同軸ケーブルは、各層を一定の間隔で配置することによって効率的な伝送を可能にしています。
そのため、曲げたり固定具等を使うなどして強く圧迫すると、中心導体と外部導体の層が極端に狭くなって特性インピーダンスが崩れ、うまく電気信号を伝送できなくなることがあるのです。
同軸ケーブルは、電気信号の送信に支障が出ない最小半径（曲げ半径）を考慮して施工する必要があると覚えておきましょう。
層ごとに破砕・選別すればリサイクルできる
異なる素材を重ねた構造の同軸ケーブルは、ケーブルとしての役目を終えた後も、金属と樹脂に分けて適切に破砕・選別すればリサイクル可能な資源となります。このように、もともとの品物としての価値を失っても、素材など別の意味での価値を持つもののことを有価物と言います。
設備の保守や光ケーブルへの切替工事等で不要な同軸ケーブルが発生した場合は、専門業者に有価物として買取・回収してもらってリサイクルに出すことも、積極的に検討してみましょう。
同軸ケーブルと周辺機器のリサイクル・リユースに関するご相談は「クリエイトジャパン」へ
私たちクリエイトジャパンは、同軸ケーブルの買取と回収、リサイクルに取り組む会社です。
また同軸ケーブルの買取と再資源化以外にも、以下のような品物について有価物として買取・回収するとともに、必要としている方のもとへ届ける再利用化事業にも注力しております。
- 同軸ケーブル、引き込みケーブル、SSFケーブル
- アンプ、タップ、PS関連、ヘッドエンド設備、端末機器
- バッテリー、保安器、モデム、STB など
なお光ケーブルなど、一部買取対応できないものもございます。そのような場合は、産業廃棄物として当社で運搬・処分対応することも可能です。
設備の保守や切替工事等のために、ご不要になった同軸ケーブルやケーブルテレビの周辺機器などがございましたら、リサイクルとリユースの豊富なノウハウを持ち、全国対応にて有価物の買取と回収を行う私たち「クリエイトジャパン」に、ぜひお気軽にお問合せください！
