概要
ツイストペア（撚り対線）とは2本の電線を螺旋状に撚り合わせた電線対で、差動信号伝送でのノイズキャンセル効果により高速・長距離通信を可能にします。フォスターでは振動試験・ケーブル引張強度試験により、ツイストペアを含むハーネスの機械的信頼性を評価しています。
CAN・LIN・車載イーサネットなどの車載通信バスには、主にツイストペア線が使われています。撚りピッチと信号伝送特性の関係を理解することで、EMC設計の最適化が可能になります。
ツイストペアのノイズキャンセル原理
ツイストペアは2本の電線を一定間隔で撚り合わせることで、外部ノイズに対して「差動キャンセル効果」を発揮します。外部からの電磁ノイズは2本の電線に同じ方向（コモンモード）で誘起されますが、差動信号受信側ではコモンモード成分を除去するため、ノイズが相殺されます。
撚りにより2本の電線が空間的に対称に配置されるため、各電線に誘起されるノイズ電圧がほぼ等しくなります。この等しさが崩れるほどノイズキャンセル効果が低下するため、撚りの均一性が重要です。
撚りピッチと電気特性の関係
撚りピッチとは1回転分の長さ（mm）で、ピッチが短いほどノイズキャンセル効果が高く、高周波まで有効です。一方、撚りピッチが短いほど電線が長くなり重量・材料コストが増加します。また特性インピーダンスに影響するため、規定インピーダンス（例：車載100BASE-T1では100Ω）を満足するピッチ設計が必要です。
一般的な車載ツイストペアケーブルでは撚りピッチ10〜30mm程度が採用されています。ペア間の撚りピッチを意図的に変えることで、同一ハーネス内でのペア間クロストークを低減できます（UTPケーブルの設計手法）。
| 撚りピッチ | ノイズキャンセル効果 | 高周波特性 | 重量 |
|---|---|---|---|
| 短（<15mm） | 高 | 良好 | 重い |
| 標準（15〜30mm） | 中〜高 | 標準 | 標準 |
| 長（>30mm） | 低 | 劣る | 軽い |
車載LAN・通信バスでのツイストペアの使用
CANバス（ISO 11898）では100Ω（High/Low 2線式）のツイストペアが標準的に使われます。車載イーサネット100BASE-T1・1000BASE-T1（OPEN Alliance規格）では非シールドツイストペア（UTP）1対線で100Mbps〜1Gbpsの通信を実現します。
フォスターの振動試験では、ツイストペアケーブルのコネクタ接続部・圧着部が振動下でも電気的安定性を維持するか確認します。ケーブル引張強度試験では接続部の引き抜き強度を評価し、ハーネスのルーティング固定設計の妥当性を検証します。
- CANバス：撚りピッチ均一なUTPツイストペア（100Ω）が標準
- 車載イーサネット（100BASE-T1）：撚りピッチ管理で高周波特性を確保
- 撚りピッチはペア間で異なる値を採用してクロストークを低減
- 振動試験で圧着部・コネクタ接続部の長期信頼性を確認
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よくある質問
ツイストペアとシールド線を組み合わせる（STP）メリットは？
STP（シールドツイストペア）ではツイストペアのコモンモードノイズキャンセル効果にシールドの電磁遮蔽効果を加えることができ、高ノイズ環境での信号品質を確保できます。ただし重量増・コスト増・接地設計の複雑化が欠点です。要求EMCレベルに応じてUTPとSTPを使い分けます。
ツイストペアのインピーダンスはどう決まりますか？
特性インピーダンス Z₀ は電線の導体径・絶縁体の誘電率・ペア間距離（撚りピッチを含む）で決まります。Z₀ = (1/2π)√(μ/ε)×ln(D/d) の形で近似されます。車載イーサネット100BASE-T1では100±15Ω、CAN FDでは120Ω終端が一般的に使われます。
車両内でツイストペアを配索する際の注意点は？
他の電源線・モータ線などの高電流ラインと束ねないことが基本です。並走する場合は距離を空けるか、シールド線を使います。また急激な屈曲・固定点での摩擦がツイストペアの撚り状態を乱すことがあるため、グロメットやクランプの位置を適切に設計することが重要です。
差動信号通信でなぜツイストペアが有効ですか？
差動信号では正相・逆相の2線に同じノイズが乗っても受信側で差分をとるため相殺されます。ツイストペアで2線を撚ることで各線に誘起されるノイズが等しくなり、コモンモード除去比（CMRR）が向上します。撚りが均一でないとノイズの等しさが崩れてCMRRが低下します。
株式会社フォスターについて
株式会社フォスターは三重県に拠点を置き、自動車部品（コネクタ・ハーネス・圧着端子）の受託試験を中心に20年以上の実績を有しております。環境試験、電気特性試験、機械的特性試験など幅広い評価に対応し、お客様の品質保証・開発をサポートしています。