تأثير تأثير الجلد على الكابل المحوري

كابل متحد المحور هو نوع من الأسلاك الكهربائية وخط نقل الإشارات، يتكون عادة من أربع طبقات من المواد: الطبقة الداخلية عبارة عن سلك نحاسي موصل، والطبقة الخارجية من السلك محاطة بطبقة من البلاستيك (تستخدم كعازل أو عازل للكهرباء) ). توجد أيضًا شبكة رفيعة من مادة موصلة (عادةً نحاس أو سبيكة) خارج العازل، ويتم استخدام الطبقة الخارجية من المادة الموصلة كالجلد الخارجي، كما هو موضح في الشكل 1، ويوضح الشكل 2 المقطع العرضي لمحوري كابل.

تُستخدم الكابلات المحورية لنقل الإشارات عالية التردد وتتمتع بقدرة ممتازة على مقاومة التداخل نظرًا لبنيتها الفريدة. وباعتباره عنصرًا حاسمًا في أنظمة الاتصالات الحديثة، فهو الشريان لنقل الإشارات عالية التردد؛ من بينها، لا يحمل الموصل المركزي الطاقة الكهرومغناطيسية فحسب، بل يحدد أيضًا كفاءة واستقرار نقل الإشارة، وهو جزء أساسي من نقل الإشارة.

مبدأ العمل:

تقوم الكابلات المحورية بتوصيل التيار المتردد بدلاً من التيار المباشر، مما يعني أن هناك عدة انعكاسات في اتجاه التيار في الثانية الواحدة.

إذا تم استخدام سلك عادي لنقل تيار عالي التردد، فإن هذا النوع من الأسلاك سيكون بمثابة هوائي يبعث إشارات الراديو إلى الخارج، مما يسبب فقدان قوة الإشارة وانخفاض قوة الإشارة المستقبلة.

إن تصميم الكابلات المحورية هو على وجه التحديد حل هذه المشكلة. يتم عزل الراديو المنبعث من السلك المركزي بواسطة طبقة موصلة شبكية، والتي يمكنها التحكم في الراديو المنبعث من خلال التأريض.

تصنيف:

اعتمادًا على مادة التصنيع وعملية التصنيع، عادةً ما تكون هناك الفئات التالية:

● موصل صلب حيدة:

عادة ما تكون مصنوعة من سلك نحاسي أو ألومنيوم صلب واحد؛

يوفر أداءً كهربائيًا أفضل وغالبًا ما يستخدم لتطبيقات التردد المنخفض أو مسافات الكابلات الأطول

● موصل الذين تقطعت بهم السبل:

بواسطة عدد من الأسلاك الصغيرة الملتوية؛

أكثر مرونة ومرونة من الموصلات الصلبة، ومناسبة للتطبيقات المتنقلة أو المتغيرة بشكل متكرر.

● الفولاذ المغطى بالنحاس (CCS) :

يوفر القلب الفولاذي القوة والمتانة، بينما توفر الطبقة النحاسية الخصائص الكهربائية المطلوبة؛

يتم استخدامه غالبًا في المناسبات التي تتطلب القوة الميكانيكية.

● النحاس المطلي بالفضة:

السلك النحاسي مطلي بطبقة من الفضة، والتي يمكن أن تحسن خصائص التوصيل والتردد للموصل.

غالبًا ما يتم استخدامه في الترددات العالية أو الدقة العالية أو المتطلبات القياسية العسكرية.

● سبائك النحاس والكادميوم:

موصلات من السبائك لتطبيقات البيئة البحرية أو القاسية حيث تتطلب مقاومة إضافية للتآكل؛

اختصارات المواد وسيلة إيضاح - موصل ومادة جديلة كما هو موضح في الشكل 3.

تأثير البشرة

يحدث تأثير الجلد، المعروف أيضًا باسم تأثير الجلد، عندما يمر تيار متردد عبر موصل. بسبب الحث، كلما كان أقرب إلى السطح على المقطع العرضي للموصل، كلما كان توزيع الإلكترونات أكثر كثافة.

إن تأثير الجلد هو في الأساس ظاهرة التوزيع غير المتساوي للتيار المتردد داخل الموصل. مع زيادة التردد، يميل التيار إلى التدفق على سطح الموصل. في ترددات الميكروويف، يكون هذا التأثير واضحًا بشكل خاص، مما يؤدي إلى كثافة تيار أعلى بكثير على سطح الموصل المركزي للكابل المحوري مقارنة بالداخل.

△ يؤثر تأثير الجلد على الكابل المحوري في الجوانب التالية:

① زيادة المقاومة والخسارة - نظرًا لأن التيار يتدفق بشكل أساسي على السطح، يتم تقليل منطقة التوصيل الفعالة الإجمالية، مما يجعل الموصل المركزي للكابل المحوري ينتج مقاومة أكبر، وبالتالي زيادة فقدان النقل.

② التسخين - يتركز التيار الناتج عن الإشارة عالية التردد في التدفق السطحي، مما يؤدي إلى تأثير حراري أكثر وضوحًا، وبالتالي زيادة درجة حرارة الكابل والتأثير على استقرار وموثوقية الإشارة

③ اختيار المواد - عند تصميم كابل متحد المحور، يجب مراعاة موصلية مادة الموصل المركزي. يمكن للمواد عالية التوصيل مثل طلاء النحاس الفضي أن تقلل المقاومة بشكل فعال وتقلل من الخسارة.

△للتخفيف من تأثير التأثيرات الجلدية، تتضمن استراتيجيات معالجة التأثيرات الجلدية ما يلي:

① تحسين المواد - اختيار مواد عالية التوصيل لتقليل فقدان المقاومة. على سبيل المثال، باستخدام الموصلات النحاسية المطلية بالفضة، يمكن أن توفر الطبقة الفضية موصلية عالية، ونظرًا لتأثير الجلد، فإن سمك الفضة يحتاج فقط إلى بضعة ميكرومترات.

② تصميم الموصل - يمكن أن يؤدي تحسين هيكل الموصلات، مثل استخدام الموصلات المجدولة، إلى زيادة مساحة السطح وتقليل تأثير الجلد.

③ نظام التبريد - بالنسبة لتطبيقات الترددات العالية للغاية، استخدم نظام تبريد مناسب لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

④ كابل مخصص - قم بتخصيص تصميم الكابل بناءً على متطلبات التطبيق المحددة، مع الأخذ في الاعتبار عوامل متعددة مثل التردد ومستوى الطاقة ومسافة الإرسال.

بشكل عام، يعد فهم تأثير الجلد وإدارته أمرًا بالغ الأهمية لضمان أداء نقل الإشارة عالي الترددالكابلات المحورية . من خلال التصميم الذكي وتطبيق مواد عالية الجودة، يمكن لخطوط النقل المحورية أن تعمل بكفاءة أكبر، وبالتالي تدعم احتياجات الاتصالات سريعة التطور. وهذه القرارات هي التي تضمن إمكانية نقل كل إشارة، بدءًا من الاتصالات اللاسلكية الأرضية وحتى الإرسال عبر الأقمار الصناعية، بشكل واضح وموثوق في بيئات معقدة ومليئة بالتحديات.