AWG 50 超細マイクロコアキシャルケーブルにおける信号損失の物理学

高密度医療用プローブから次世代AR／VRケーブルに至るまで、産業全体における小型化への絶え間ない追求の中で、エンジニアはAWG 50マイクロコアキシャルケーブルなどの超細導体にますます依存するようになっています。外径約0.025インチ（0.635 mm）という極めて小さなサイズにより、驚異的なフォームファクタ削減が実現します。しかし、このような微小な範囲でより高い一様性を維持して動作させることは、信号損失をはじめとする特有の物理的課題を引き起こします。この損失を引き起こす物理的要因を理解することは、ICE、IVUS、および口腔内イメージングケーブルなど、きわめて繊細な応用分野においてこれらのケーブルの性能を十分に発揮させるために不可欠です。

低周波数におけるAWG 50マイクロコアキシャルケーブルの導体損失

同軸ケーブルにおける損失の主な原因は導体損失であり、これは表皮効果（スキン効果）によって引き起こされます。信号周波数が高くなるにつれて、電流は導体表面のごく薄い「表皮層（スキン層）」に限定されて流れます。表皮深さ（δ）は、周波数および導体の透磁率の平方根に反比例します。AWG 50のケーブルでは、導体の断面積が小さいため、深刻な制約が生じます。このような細径導体では、高周波領域における抵抗値が著しく大きくなる傾向があり、これは電流が流れる表面積が極めて小さいためです。その結果、オーム損失（I²R損失）が大幅に増加し、電力が熱として消費されます。ドローン用ワイヤハーネスやロボティクス用ワイヤハーネスなど、ケーブルの使用時間が短時間であっても、パッケージサイズが極めて制限されるアプリケーションにおいては、この導体発熱を適切に管理することが、性能劣化を防ぐ上で不可欠です。

高周波域におけるAWG 50マイクロ同軸ケーブルの誘電体損失

導体損失は周波数が低下した場合に制御されますが、周波数が数ギガヘルツ帯域まで上昇すると、誘電体損失が徐々に顕著になります。この損失は、電力導体とシールドを分離する絶縁材（誘電体）内部で発生します。交流電界が印加されると、誘電体材料内の極性分子が絶えず再配向し、摩擦および熱を生じます。これが散逸係数（Df）です。超細径ケーブルには超薄型の誘電体が必要であり、これはしばしば材料上のトレードオフを意味します。USB4ケーブルハーネスや高解像度医療用ディスプレイ向けLVDSケーブルハーネスなど、高帯域幅アプリケーションにおいて信号安定性を確保するためには、散逸係数（Df）の低い誘電体（例えば拡張PTFE）を選択することが不可欠です。

超細径マイクロコアックスケーブルにおける構造的リターンロスおよびインピーダンス不連続性

信号損失は減衰だけではなく、信号の反射にも関係しています。構造的反射損失（SRL）は、ケーブルの幾何学的欠陥、誘電体の寸法変動、中心導体の偏心、あるいはシールド編組の不均一性など、ごく微小な要因によって引き起こされます。公差がマイクロン単位で規定されるAWG 50ケーブルにおいては、いかなる形態の不一致もインピーダンス不連続を引き起こします。このような不連続により、信号の一部が送信源方向へ反射し、結果として伝送される信号電力が効率的に低下するだけでなく、データエラーあるいは画像アーティファクトを引き起こすことがあります。これは、アナログRF信号の整合性が直接画像の鮮明さおよび診断における信頼性に影響を与える、超音波プローブ用ケーブルおよび内視鏡用ケーブルにおいて特に重要です。

高精度エンジニアリングと材料科学による対策

これらの物理的制約を克服するには、代替的な設計アプローチが必要です：

先端材料: 高純度の銀めっき銅導体を採用することで、表面導電性を最大限に活かします。低密度・低Df（誘電損失係数）の誘電体を採用することで、分極損失を低減します。

精密製造: 押出成形およびケーブル組立工程においてマイクロメートルレベルの公差を維持することは、幾何学的均一性を確保し、抵抗を制御し、SRL（構造的戻り損失）を低減することを保証します。この高精度は、当社のRF同軸ケーブルおよびマイクロ同軸ケーブルアセンブリ製造の根幹をなしています。

最適化設計 用途における周波数帯域を正確に把握することで、ニーズに応じたカスタマイズが可能になります。例えば、ジンバルカメラ用ワイヤハーネスでは、反復的な動きに対応する柔軟性と低損失特性を備えた誘電体に重点を置く一方、RFアブレーションケーブルでは、信号損失の極小化と高電力伝送能力の両立が求められます。

革新の限界に挑むOEMメーカーにとって、超極細同軸ケーブルという選択肢は、物理学的制約と効率性とのバランスを取ったものとなります。ホッテン・エレクトロニック・ワイヤー・テクノロジー社では、当社のAWG 50マイクロ同軸ケーブルを単に寸法制約を満たすためだけに設計するのではなく、信号損失という根本的な課題を積極的に克服することを目的として開発しています。導体の幾何学的形状、誘電体の特性、および構造的精度の相互作用を的確に把握することで、当社チームは、最先端の医療機器、民生用および産業用アプリケーションにおいても、信頼性が高く、高忠実度な信号伝送を保証するケーブルを提供します。