Влиянието на скин ефекта върху коаксиалния кабел

Коаксиален кабел е вид електрически проводник и линия за предаване на сигнал, обикновено съставен от четири слоя материал: най-вътрешният слой е проводима медна жица, а външният слой на проводника е заобиколен от пластмаса (използвана като изолатор или диелектрик ). Освен това има тънка мрежа от проводящ материал (обикновено мед или сплав) извън изолатора, а външният слой на проводящия материал се използва като външна обвивка, както е показано на фигура 1, фигура 2 показва напречното сечение на коаксиален кабел.

Коаксиалните кабели се използват за предаване на високочестотни сигнали и имат отлична способност срещу смущения поради уникалната си структура. Като ключов компонент на съвременните комуникационни системи, той е артерията за високочестотно предаване на сигнали; Сред тях централният проводник не само пренася електромагнитна енергия, но също така определя ефективността и стабилността на предаването на сигнала и е ключова част от предаването на сигнала.

Принцип на работа:

Коаксиалните кабели провеждат променлив ток вместо постоянен ток, което означава, че има няколко обръщания в посоката на тока за секунда.

Ако се използва обикновен проводник за предаване на високочестотен ток, този тип проводник ще действа като антена, която излъчва радиосигнали навън, което води до загуба на мощност на сигнала и намаляване на силата на получения сигнал.

Дизайнът на коаксиалните кабели е точно за решаване на този проблем. Радиото, излъчвано от централния проводник, е изолирано от мрежест проводящ слой, който може да контролира излъчваното радио чрез заземяване.

Класификация:

В зависимост от производствения материал и процеса обикновено има следните категории:

● Монофиламентен твърд проводник:

Обикновено се изработва от единична плътна медна или алуминиева тел;

Осигурява по-добри електрически характеристики и често се използва за приложения с по-ниска честота или по-дълги кабелни разстояния

● Многожилен проводник:

Чрез редица малки усукани тел;

По-гъвкави и гъвкави от твърдите проводници, подходящи за мобилни или често променящи се приложения.

● Стомана с медно покритие (CCS):

Стоманеното ядро ​​осигурява здравина и издръжливост, докато медният слой осигурява необходимите електрически свойства;

Често се използва в случаи, когато се изисква механична якост.

● Сребърна мед:

Медната жица е покрита със слой сребро, което може да подобри проводимостта и честотните характеристики на проводника.

Често се използва при изисквания за висока честота, висока точност или военни стандарти.

● Кадмиево-медна сплав:

Сплавни проводници за приложения в морето или в тежки условия, където се изисква допълнителна устойчивост на корозия;

Легенда за съкращенията на материалите - материал за проводник и оплетка, както е показано на фигура 3.

Скин ефект

Скин-ефектът, известен още като скин-ефект, възниква, когато променлив ток преминава през проводник. Поради индукцията, колкото по-близо е до повърхността на напречното сечение на проводника, толкова по-плътно е разпределението на електроните.

Скин-ефектът по същество е феномен на неравномерно разпределение на променлив ток в проводник. С увеличаването на честотата токът има тенденция да тече по повърхността на проводника. При микровълнови честоти този ефект е особено изразен, което води до много по-висока плътност на тока на повърхността на централния проводник на коаксиален кабел, отколкото вътре.

△ Скин ефектът засяга коаксиалния кабел в следните аспекти:

① Увеличаване на съпротивлението и загубата - Тъй като токът тече основно по повърхността, общата ефективна проводяща площ е намалена, което кара централния проводник на коаксиалния кабел да произвежда по-голямо съпротивление, като по този начин увеличава загубата на предаване.

② Нагряване - Токът, причинен от високочестотния сигнал, се концентрира в повърхностния поток, което ще доведе до по-очевиден топлинен ефект, като по този начин повишава температурата на кабела и влияе върху стабилността и надеждността на сигнала

③ Избор на материал - При проектирането на коаксиален кабел трябва да се има предвид проводимостта на материала на централния проводник. Материали с висока проводимост, като сребърно медно покритие, могат ефективно да намалят съпротивлението и да намалят загубите.

△ За смекчаване на въздействието на кожните ефекти, стратегиите за справяне с кожните ефекти включват:

① Оптимизиране на материала - избор на материали с висока проводимост за намаляване на загубата на съпротивление. Например, използвайки медни проводници със сребърно покритие, сребърният слой може да осигури висока проводимост и поради скин-ефекта дебелината на среброто се нуждае само от няколко микрометра.

② Дизайн на проводника - Оптимизирането на структурата на проводниците, като например използването на многожилни проводници, може да увеличи повърхността и да намали скин-ефекта.

③ Охладителна система - За изключително високочестотни приложения използвайте подходяща охладителна система, за да предотвратите прегряване.

④ Персонализиран кабел - Персонализирайте дизайна на кабела въз основа на специфични изисквания за приложение, като вземете предвид множество фактори като честота, ниво на мощност и разстояние на предаване.

Като цяло, разбирането и управлението на скин-ефекта е от решаващо значение за осигуряване на производителността на високочестотното предаване на сигнала вкоаксиални кабели . Чрез интелигентен дизайн и прилагане на висококачествени материали, коаксиалните предавателни линии могат да работят по-ефективно, като по този начин подкрепят нашите бързо развиващи се комуникационни нужди. Именно тези решения гарантират, че всеки сигнал, от наземна безжична комуникация до сателитно предаване, може да бъде предаден ясно и надеждно в сложни и предизвикателни среди.