EN
同軸ケーブルの耐候性を確保するコア構造の特徴
湿気侵入防止のための金属シールドおよび加圧誘電体システム
過酷な気象条件に耐えるように設計された同軸ケーブルは、外部環境による損傷から保護するための複数の層で構成されています。ケーブル内部に貼られたアルミニウムまたは銅テープでできた金属シールドは、電磁遮へいを形成すると同時に、内部への湿気の侵入を防ぎます。これらのシールドは、ケーブル内部の加圧システムと組み合わせることで非常に高い効果を発揮します。具体的には、発泡絶縁体の内部を窒素または乾燥空気で満たし、水の侵入を防ぐために正圧を維持するのです。昨年の『放送インフラレポート』で言及されたいくつかの現地試験によると、こうした加圧ケーブルは、塩分を含んだ空気が大きな問題となる沿岸地域において、湿気による信号障害を約92%削減しています。また材質に関しては、ほとんどのケーブルが誘電体としてポリエチレンフォームを使用しています。メーカーはこの素材を特別に処理しており、微細なレベルで水分子をはじく性質を持たせているため、多湿が長期間続く状況でも安定した性能を維持することができます。
熱サイクル下での銅被覆鋼と固体銅の中心導体の比較
極端な温度条件下での性能について考える場合、これらの中心導体を構成する素材が何であるかは非常に重要です。一般的にCCSと呼ばれる銅被鋼線（Copper Clad Steel）は、内部で興味深い組み合わせを持っています。実際には、鋼が芯材として存在し高い引張強度を提供し、外側の銅層が主に電気伝導を担います。CCSの特徴は、さまざまな熱変化に対して膨張が非常に小さいことです。この性質により、条件が厳しい屋外、特に高所に設置された場合でも信号の安定性が保たれます。いくつかの試験では、マイナス40度からプラス85度の範囲において、CCSは約0.8％しか膨張しないのに対し、純銅は約1.2％膨張することが示されています。確かに、純銅の方が導電率が優れています（IACS基準で約100％対CCSの約40％）が、そこにはトレードオフがあります。固体銅の問題点は加熱時により大きく膨張するため、特に昼夜で温度変化が激しい地域では信号の一貫性に問題を引き起こす可能性があることです。そのため、広大な距離にわたって伸びるような大きな塔では、近年ますます多くのエンジニアがCCSを選択しています。このような設置環境では、毎日60度を超える温度差に直面することも珍しくないため、あまり膨張・収縮しない素材を使用することは、信頼性のある運用にとって不可欠です。
過酷環境用同軸ケーブルの性能比較
Heliax® 対 海岸部の塩害環境試験におけるフロッディッドフォーム誘電体同軸ケーブル
固体アルミニウム外導体を使用して製造された同軸ケーブルは、誰もが知っているあの沿岸部の塩水噴霧試験において、はるかに優れた耐腐食性を示します。これらのケーブルは信号強度も非常に良好に維持し、塩水ミスト中に連続1,000時間放置された後でも、100フィートあたり0.1dB未満の損失に抑えられます。特に特徴的なのは、継ぎ目がない構造で製造されているため、問題が発生しやすいコネクタ内部に水分が侵入しない点です。これは、常に海風にさらされる海洋付近の放送塔において極めて重要です。一方、フォーム充填型のケーブルは、同様の条件下で約15％多くの信号電力を失いがちです。これは、毛細管現象によって液体が微細な隙間を通って内部に引き込まれるためです。ポリエチレンジャケット層の間に塩分が蓄積する事例も確認されており、これにより信号の伝播特性が変化し、誰もが嫌うインピーダンス不整合が生じます。ASTM B117規格に準拠した実地試験でもこれが裏付けられています。アルミニウムシールドケーブルは、同じ過酷な試験条件で比較した場合、通常のフォームコアケーブルと比べて、VSWRが3％という異常発生の目安に達するまでの寿命が約5倍長持ちします。
凍結融解サイクルにおける空中架設メッセンジャーサポート付き対直接埋設装甲同軸ケーブル
メッセンジャーによって支持された空中同軸ケーブルは、その張力設計のおかげで-40°Cから+85°Cまでの極端な温度範囲に耐えることができます。これらのケーブルは地面の動きによる問題を回避しますが、寒冷地での柔軟性を保つために特別な紫外線（UV）安定化ジャケットが必要です。テストによると、高密度ポリエチレン被覆で保護された設置例では、200回以上の凍結融解サイクル後でも容量値が約±2 pF/mの範囲内で安定することが示されています。地中用途では、アーマーケーブルが圧壊に対する優れた保護を提供しますが、融けた氷の水がケーブル外装の弱点に入り込むため、融解期に信号損失のピークが約8％多く発生する傾向があります。従来のガス注入フォームではなく、圧縮に強い誘電フォームを使用することは大きな違いをもたらします。この高度なフォームを備えた埋設ケーブルは、IEC 61196-1規格によれば、繰り返しの凍上圧力下で位相の不安定性が約22％低減されます。設置タイプに応じて湿気遮断のアプローチも異なります。地中線路には通常ゲル充填テープが必要ですが、空中設置では接続点に蒸気遮断スプライスを使用すると効果的です。
放送用同軸ケーブルの重要な環境評価およびコンプライアンス基準
MIL-DTL-17H コンプライアンスおよび実際の放送塔設置のベンチマーク
MIL-DTL-17H規格は、ケーブルが過酷な気象条件にどれだけ耐えられるかについて非常に厳しい要求事項を定めています。具体的には、湿気の侵入防止、温度変化に対する安定性、そして長期間にわたる機械的強度の維持などが挙げられます。このため、極めて過酷な環境で使用される放送用同軸ケーブルの主要な仕様の一つとなっています。海岸近くや山岳地帯など、特に過酷な条件で運用されている放送塔への実際の設置例を見ると、これらの規格に適合したケーブルは明らかに長い寿命を示しています。2023年の業界データでも興味深い結果が示されており、凍結と融解を繰り返す条件下では、MIL-DTL-17H規格に準拠したケーブルは通常のものに比べて約35％故障率が低かったのです。要するに、こうした実環境での試験を通じて、重要な放送用途において信号の強さと安定性を保ちながら、予期せぬ停止を抑えることができるというわけです。
ジャケット材料科学：同軸ケーブルにおける紫外線、オゾン、化学薬品耐性
高紫外線照射環境の山岳送信所向けに評価されたLSZH、PE、およびPVDFジャケット
山岳地帯の放送局では、極端な太陽光暴露に耐えるよう設計された同軸ケーブルのジャケットが求められる。高紫外線用途では以下の3つの材料が主流である。
- LSZH（低発煙無鹵素） 2,000メートルを超える高地でも紫外線劣化に耐えつつ、火災時の安全性を確保し、有毒ガスの発生を最小限に抑える。
- PE (ポリエチレン) コスト効率に優れた防湿性能と中程度の紫外線耐性を提供するが、長期間露出した場合、薄肉タイプはもろくなる可能性がある。
- PVDF（ポリビニリデンフルオライド） 過酷な環境で卓越した性能を発揮し、−40°Cから+150°Cの温度変化でも柔軟性を維持しながら、紫外線の99%を遮断する。
現地での試験結果によると、山頂の送信所のような場所で10年以上放置された後でも、PVDFジャケットは引張強度の約95％を保持しています。これは、同様の加速耐候性試験でわずか約60％の強度保持率にとどまるポリエチレンと比較すると、非常に優れた性能です。オゾン耐性に関しては、高電圧機器の近くでは特に重要なポイントになります。PVDFとLSZH素材の両方とも、水分が保護層を通して浸透する原因となる微細なひび割れの発生をしっかり防ぎます。これらの材料間での化学薬品耐性については、大きく異なります。PVDFは航空燃料や除氷剤などの影響に対して高い耐性を示しますが、通常のPEは炭化水素系溶剤に触れると急速に劣化し始めます。長期間にわたり安定した信号伝送を求める放送局にとって、正しいジャケット材質を選ぶことが、年々の信号品質の維持において大きな差を生むのです。
よくある質問
同軸ケーブルの耐候性に寄与する要因は何ですか？
同軸ケーブルは、金属シールドと加圧された誘電体システムによって耐候性を実現しており、これにより湿気を排除し、信号を安定させます。
極端な温度条件下で、なぜ純銅よりも銅張鋼が好まれるのですか？
銅張鋼は引張強度と導電性を兼ね備え、熱膨張率が低いため、温度変動下でも信号の安定性を保ちます。
異なるタイプの同軸ケーブルは、沿岸環境でどのように性能を発揮しますか？
固体アルミニウム外導体は沿岸環境での腐食や信号損失に強く、毛細管現象により劣化するフォーム誘電体ケーブルより優れた性能を示します。
架空 messenger 支持型同軸ケーブルの利点は何ですか？
極端な温度にも耐え、安定性を維持でき、寒冷地での柔軟性を保つために紫外線安定化ジャケットが必要です。
放送用同軸ケーブルにとって重要な規格・適合基準は何ですか？
MIL-DTL-17Hは、湿気に対する耐性と安定性について厳しい要求を定めており、過酷な環境下での耐久性を保証します。
同軸ケーブルにおけるジャケット材質の重要性はどのくらいですか？
ジャケット材質は、紫外線、オゾン、化学薬品に対する耐性に影響を与え、過酷な環境におけるケーブルの耐久性や信号の完全性に影響します。