Utjecaj skin efekta na koaksijalni kabel

Koaksijalni kabel je vrsta električne žice i linije za prijenos signala, koja se obično sastoji od četiri sloja materijala: najunutarnji sloj je vodljiva bakrena žica, a vanjski sloj žice je okružen slojem plastike (koristi se kao izolator ili dielektrik ). Također postoji tanka mrežica vodljivog materijala (obično bakra ili legure) izvan izolatora, a vanjski sloj vodljivog materijala koristi se kao vanjska obloga, kao što je prikazano na slici 1, slika 2 prikazuje presjek koaksijalnog kabel.

Koaksijalni kabeli koriste se za prijenos visokofrekventnih signala i imaju izvrsnu sposobnost zaštite od smetnji zbog svoje jedinstvene strukture. Kao ključna komponenta modernih komunikacijskih sustava, to je arterija za visokofrekventni prijenos signala; Među njima, središnji vodič ne samo da prenosi elektromagnetsku energiju, već također određuje učinkovitost i stabilnost prijenosa signala, te je ključni dio prijenosa signala.

Princip rada:

Koaksijalni kabeli provode izmjeničnu umjesto istosmjerne struje, što znači da postoji nekoliko promjena smjera struje u sekundi.

Ako se za prijenos visokofrekventne struje koristi obična žica, ova vrsta žice će se ponašati kao antena koja emitira radio signale prema van, uzrokujući gubitak snage signala i smanjenje snage primljenog signala.

Dizajn koaksijalnih kabela je upravo za rješavanje ovog problema. Radio koji emitira središnja žica izoliran je mrežastim vodljivim slojem, koji može kontrolirati emitirani radio putem uzemljenja.

Klasifikacija:

Ovisno o materijalu i procesu proizvodnje, obično postoje sljedeće kategorije:

● Čvrsti monofilamentni vodič:

Obično izrađen od jedne pune bakrene ili aluminijske žice;

Pruža bolju električnu izvedbu i često se koristi za aplikacije niže frekvencije ili veće udaljenosti kabela

● Žični vodič:

Po broju malih žica upletena;

Fleksibilniji i fleksibilniji od čvrstih vodiča, pogodan za mobilne ili česte izmjene.

● Čelik presvučen bakrom (CCS):

Čelična jezgra osigurava čvrstoću i trajnost, dok bakreni sloj osigurava potrebna električna svojstva;

Često se koristi u slučajevima kada je potrebna mehanička čvrstoća.

● Posrebreni bakar:

Bakrena žica presvučena je slojem srebra, što može poboljšati karakteristike vodljivosti i frekvencije vodiča.

Često se koristi u zahtjevima visoke frekvencije, visoke preciznosti ili vojnim standardima.

● Legura kadmija i bakra:

Vodiči od legure za primjenu u moru ili u teškim uvjetima gdje je potrebna dodatna otpornost na koroziju;

Legenda kratica materijala - materijal vodiča i pletenice kao što je prikazano na slici 3.

Učinak kože

Skin efekt, poznat i kao skin efekt, javlja se kada izmjenična struja prolazi kroz vodič. Zbog indukcije, što je bliže površini na presjeku vodiča, to je gušća raspodjela elektrona.

Skin efekt je u biti fenomen neravnomjerne raspodjele izmjenične struje unutar vodiča. Kako se frekvencija povećava, struja nastoji teći po površini vodiča. Na mikrovalnim frekvencijama ovaj je učinak posebno izražen, što rezultira znatno većom gustoćom struje na površini središnjeg vodiča koaksijalnog kabela nego unutar njega.

△ Skin efekt utječe na koaksijalni kabel u sljedećim aspektima:

① Povećajte otpor i gubitke - Budući da struja uglavnom teče po površini, ukupna efektivna vodljiva površina je smanjena, zbog čega središnji vodič koaksijalnog kabela proizvodi veći otpor, čime se povećavaju gubici u prijenosu.

② Grijanje - struja uzrokovana visokofrekventnim signalom koncentrirana je u površinskom toku, što će dovesti do očitijeg toplinskog učinka, povećavajući tako temperaturu kabela i utječući na stabilnost i pouzdanost signala

③ Odabir materijala - Prilikom projektiranja koaksijalnog kabela, mora se uzeti u obzir vodljivost materijala središnjeg vodiča. Materijali visoke vodljivosti kao što je posrebrena bakrena oplata mogu učinkovito smanjiti otpor i smanjiti gubitke.

△Kako bi se ublažio učinak učinaka na kožu, strategije za rješavanje učinaka na kožu uključuju:

① Optimizacija materijala - odabir materijala visoke vodljivosti za smanjenje gubitka otpora. Na primjer, korištenjem posrebrenih bakrenih vodiča, srebrni sloj može osigurati visoku vodljivost, a zbog skin efekta, debljina srebra treba samo nekoliko mikrometara.

② Dizajn vodiča - Optimiziranje strukture vodiča, kao što je korištenje višežilnih vodiča, može povećati površinu i smanjiti efekt skin-a.

③ Sustav hlađenja - Za primjene s ekstremno visokom frekvencijom koristite odgovarajući sustav hlađenja kako biste spriječili pregrijavanje.

④ Prilagođeni kabel - Prilagodite dizajn kabela na temelju specifičnih zahtjeva aplikacije, uzimajući u obzir više faktora kao što su frekvencija, razina snage i udaljenost prijenosa.

Sveukupno, razumijevanje i upravljanje skin-efektom presudno je za osiguravanje izvedbe visokofrekventnog prijenosa signala ukoaksijalni kabeli . Kroz inteligentni dizajn i primjenu visokokvalitetnih materijala, koaksijalni prijenosni vodovi mogu raditi učinkovitije, podržavajući tako naše potrebe za komunikacijom koja se brzo razvija. Upravo te odluke osiguravaju da se svaki signal, od zemaljske bežične komunikacije do satelitskog prijenosa, može prenositi jasno i pouzdano u složenim i izazovnim okruženjima.