空気誘電体同軸ケーブルがRFシステムにもたらす利点は何ですか？

Dec 16, 2025

空気誘電体同軸ケーブルの構造がRF信号の完全性を高める仕組み

空気誘電体同軸ケーブルは特殊な設計により、優れた無線周波数（RF）性能を実現します。従来の固体誘電体方式とは異なり、これらのケーブルでは連続した絶縁体の代わりに、導体間の距離を正確に保つスペーサーを使用し、空気という利用可能な中で最も損失の少ない誘電体媒体を採用しています。

中空空気誘電体設計と信号損失最小化におけるその役割

中空の空気誘電体構造では、信号が通過する際に電子との衝突が減少するため、途中で吸収されるエネルギーが少なくなります。空気の誘電率は約1.0ですが、ポリエチレンなどの材料は約2.3以上と高くなっています。この違いにより、空気は位相歪みを大幅に低減し、システム内の静電容量の増加も少なく抑えます。昨年のRF材料に関する業界の研究によると、従来の発泡PE製品と比較して、空気充填型の設計は6GHz周波数で約40%の信号損失が少ないことが示されています。高周波システムを扱うエンジニアにとっては、わずかな損失でも長期間にわたり全体の性能に大きく影響するため、この点は非常に重要です。

固体PE誘電ケーブルとの比較：構造的および電気的差異

空気誘電体と固体ポリエチレン（PE）ケーブルは、RF性能に影響を与える根本的な違いがあります。

特徴	空気誘電体	固体PE誘電体
誘電体材料	プラスチックスペーサーを用いた空気ギャップ	連続発泡ポリエチレン
減衰（6 GHz）	~0.15 dB/m	~0.25 dB/m
位相安定性	高め（誘電率が低い）	中程度のばらつき

空気充填構造の機械的剛性により、曲げによる誘電体の変形が防止され、インピーダンスが一貫して維持されます。一方、PEケーブルは圧縮による容量の変動を受けやすく、電圧定在波比（VSWR）が増加する傾向があります。

高周波RFアプリケーションにおける低減衰および高出力耐性

Low attenuation and high power handling chart

1〜6 GHzでの信号減衰の低減：性能データおよびRF効率の向上

空気誘電体の同軸ケーブルは、空気コア構造により信号損失を低減できるため、高周波帯域における信号品質の維持において特に優れた性能を発揮します。IEC 61196規格に基づく試験によると、これらのケーブルは6GHz周波数において約0.15dB／mの減衰率を示しており、これは従来の固体ポリエチレン誘電体ケーブルのほぼ半分の値です。その高い効率性の理由は何でしょうか？基本的に、絶縁材によるエネルギー損失が少ないため、信号は増幅やブーストが必要になるまでの伝送距離がはるかに長くなります。RFエンジニアリングの現場では、これにより距離による信号劣化への対応が容易になり、追加機器にかかるコストを節約できる可能性があります。

周波数帯	空気誘電体減衰量（dB／m）	固体PE誘電体減衰量（dB／m）
1 GHz	0.03	0.07
3 GHz	0.08	0.18
6 GHz	0.15	0.29

この技術を使用するシステムは、5Gバックホールで96％の電力伝送効率を達成している（IEEE 2023）ことで、1,000ノードの展開あたり年間74万ドルのエネルギー費用を削減できる。

空気誘電体同軸ケーブルの優れた熱安定性と電力容量

中空構造により、比類ない熱性能を実現。空気誘電体ケーブルは 常温40°Cで連続5 kWの電力 を扱うことが可能で、フォーム系代替品の2倍の容量に相当する。主な利点は以下の通り。

200°C以上の温度でも誘電体の劣化がゼロ 200°C以上
熱膨張係数が5 ppm/°C未満
85°Cの温度範囲で位相安定性のばらつきが0.02°未満

この高い耐熱性により、高電力伝送中のインピーダンス変動が防止され、6 GHzレーダーシステムでのVSWRを1.05:1に低減する。実地試験では、15,000時間の運転後も放送送信機で99.8％の稼働率を達成している。

空気誘電体とフォーム誘電体の同軸ケーブル：RFエンジニアリングにおける比較

Comparison of air dielectric and foam dielectric coaxial cables

RFインフラ種別における挿入損失、VSWR、およびシステム全体の性能

空気誘電体の同軸ケーブルと、LMR®やLDF/AL4タイプのようなフォーム誘電体ケーブルを比較すると、RFシステムにおいて特に重要な3つの要因が明らかになります。すなわち、信号が伝送中にどれだけ減衰するか（挿入損失）、電圧定在波比（VSWR）、そして環境的課題に対する耐性です。2GHzを超える周波数帯では、空気誘電体ケーブルは誘電体材料による吸収が少ないため、信号強度の損失が約20～30％少なくなる傾向があり、長距離のセル塔接続や分散アンテナシステムに適しています。しかし、注意点もあります。フォーム誘電体ケーブルは、位相特性の安定性や湿気の蓄積に対する耐性において実際に優れており、空気充填ケーブルが内部で結露を生じやすい屋外の湿潤環境では、この点が極めて重要になります。VSWRの数値を見ると別の側面も見えてきます。直線的に敷設された空気誘電体ケーブルは、概ね1.15:1程度の良好な比を保ちますが、過度に曲げるとインピーダンスが変化し、1.25:1以上に悪化します。一方、フォーム誘電体ケーブルは複雑な配線経路を通しても1.2:1以下を維持できます。システム全体の信頼性を考慮すると、若干の信号損失が大きいものの、フォームタイプの方がバランスに優れています。より一貫したシールド保護性能を持ち、空気誘電体ケーブルが非常に剛性で取り回しが難しいのに対し、圧縮力にもはるかに強く耐えられます。