L'influence de l'effet de peau sur le câble coaxial

Câble coaxial est un type de fil électrique et de ligne de transmission de signaux, généralement constitué de quatre couches de matériau : la couche la plus interne est un fil de cuivre conducteur et la couche externe du fil est entourée d'une couche de plastique (utilisée comme isolant ou diélectrique). ). Il y a également un mince maillage de matériau conducteur (généralement du cuivre ou un alliage) à l'extérieur de l'isolant, et la couche externe du matériau conducteur est utilisée comme peau extérieure, comme le montre la figure 1, la figure 2 montre la section transversale d'un câble coaxial. câble.

Les câbles coaxiaux sont utilisés pour transmettre des signaux haute fréquence et possèdent une excellente capacité anti-interférence grâce à leur structure unique. En tant qu'élément crucial des systèmes de communication modernes, c'est l'artère de transmission des signaux haute fréquence ; Parmi eux, le conducteur central transporte non seulement l'énergie électromagnétique, mais détermine également l'efficacité et la stabilité de la transmission du signal et constitue un élément clé de la transmission du signal.

Principe de fonctionnement:

Les câbles coaxiaux conduisent le courant alternatif au lieu du courant continu, ce qui signifie qu'il y a plusieurs inversions de sens du courant par seconde.

Si un fil ordinaire est utilisé pour transmettre un courant haute fréquence, ce type de fil agira comme une antenne qui émet des signaux radio vers l'extérieur, provoquant une perte de puissance du signal et une diminution de la force du signal reçu.

La conception des câbles coaxiaux vise précisément à résoudre ce problème. La radio émise par le fil central est isolée par une couche conductrice maillée, qui peut contrôler la radio émise via la mise à la terre.

Classification:

Selon le matériau et le processus de fabrication, on distingue généralement les catégories suivantes :

● Conducteur solide monofilament :

Généralement constitué d’un seul fil de cuivre ou d’aluminium massif ;

Fournit de meilleures performances électriques et est souvent utilisé pour des applications à basse fréquence ou des distances de câbles plus longues

● Conducteur toronné :

Par un certain nombre de petits fils torsadés ;

Plus flexible et flexible que les conducteurs solides, adapté aux applications mobiles ou changeantes fréquemment.

● Acier Cuivré (CCS) :

Le noyau en acier offre résistance et durabilité, tandis que la couche de cuivre offre les propriétés électriques requises ;

Il est souvent utilisé dans les cas où une résistance mécanique est requise.

● Cuivre plaqué argent :

Le fil de cuivre est recouvert d'une couche d'argent, ce qui peut améliorer les caractéristiques de conductivité et de fréquence du conducteur.

Il est souvent utilisé pour des exigences de haute fréquence, de haute précision ou de normes militaires.

● Alliage Cadmium-Cuivre :

Conducteurs en alliage pour les applications offshore ou dans des environnements difficiles où une résistance supplémentaire à la corrosion est requise ;

Légende des abréviations des matériaux : matériau conducteur et tresse, comme indiqué sur la figure 3.

Effet sur la peau

L'effet peau, également appelé effet peau, se produit lorsqu'un courant alternatif traverse un conducteur. En raison de l'induction, plus la section transversale du conducteur est proche de la surface, plus la répartition des électrons est dense.

L’effet cutané est essentiellement un phénomène de répartition inégale du courant alternatif au sein d’un conducteur. À mesure que la fréquence augmente, le courant a tendance à circuler à la surface du conducteur. Aux fréquences micro-ondes, cet effet est particulièrement prononcé, ce qui se traduit par une densité de courant beaucoup plus élevée à la surface du conducteur central d'un câble coaxial qu'à l'intérieur.

△ L'effet cutané affecte le câble coaxial dans les aspects suivants :

① Augmente la résistance et la perte – Étant donné que le courant circule principalement en surface, la zone conductrice efficace globale est réduite, ce qui fait que le conducteur central du câble coaxial produit une plus grande résistance, augmentant ainsi la perte de transmission.

② Chauffage – Le courant provoqué par le signal haute fréquence est concentré dans le flux de surface, ce qui entraînera un effet thermique plus évident, augmentant ainsi la température du câble et affectant la stabilité et la fiabilité du signal.

③ Sélection du matériau - Lors de la conception d'un câble coaxial, la conductivité du matériau du conducteur central doit être prise en compte. Les matériaux à haute conductivité tels que le placage de cuivre argenté peuvent réduire efficacement la résistance et réduire les pertes.

△Pour atténuer l’impact des effets cutanés, les stratégies visant à remédier aux effets cutanés comprennent :

① Optimisation des matériaux : sélection de matériaux à haute conductivité pour réduire la perte de résistance. Par exemple, en utilisant des conducteurs en cuivre plaqué argent, la couche d'argent peut fournir une conductivité élevée et, en raison de l'effet cutané, l'épaisseur de l'argent n'a besoin que de quelques micromètres.

② Conception des conducteurs - L'optimisation de la structure des conducteurs, par exemple en utilisant des conducteurs multibrins, peut augmenter la surface et réduire l'effet cutané.

③ Système de refroidissement – ​​Pour les applications à fréquence extrêmement élevée, utilisez un système de refroidissement approprié pour éviter la surchauffe.

④ Câble personnalisé : personnalisez la conception du câble en fonction des exigences spécifiques de l'application, en tenant compte de plusieurs facteurs tels que la fréquence, le niveau de puissance et la distance de transmission.

Dans l’ensemble, la compréhension et la gestion de l’effet cutané sont cruciales pour garantir les performances de la transmission des signaux haute fréquence danscâbles coaxiaux . Grâce à une conception intelligente et à l'application de matériaux de haute qualité, les lignes de transmission coaxiales peuvent fonctionner plus efficacement, répondant ainsi à nos besoins de communication en évolution rapide. Ce sont ces décisions qui garantissent que chaque signal, de la communication sans fil au sol à la transmission par satellite, peut être transmis de manière claire et fiable dans des environnements complexes et difficiles.