Vliv skinefektu na koaxiální kabel

Koaxiál je typ elektrického drátu a vedení pro přenos signálu, obvykle tvořené čtyřmi vrstvami materiálu: nejvnitřnější vrstvou je vodivý měděný drát a vnější vrstva drátu je obklopena vrstvou plastu (používá se jako izolátor nebo dielektrikum ). Vně izolátoru je také tenká síť z vodivého materiálu (obvykle mědi nebo slitiny) a vnější vrstva vodivého materiálu se používá jako vnější plášť, jak je znázorněno na obrázku 1, obrázek 2 ukazuje průřez koaxiálního kabelu. kabel.

Koaxiální kabely se používají pro přenos vysokofrekvenčních signálů a díky své jedinečné struktuře mají vynikající schopnost proti rušení. Jako klíčová součást moderních komunikačních systémů je tepnou pro přenos vysokofrekvenčního signálu; Mezi nimi centrální vodič nejen přenáší elektromagnetickou energii, ale také určuje účinnost a stabilitu přenosu signálu a je klíčovou součástí přenosu signálu.

Princip fungování:

Koaxiální kabely vedou místo stejnosměrného proudu střídavý proud, což znamená, že za sekundu dochází k několika převrácením směru proudu.

Pokud se k přenosu vysokofrekvenčního proudu použije běžný drát, bude tento typ drátu fungovat jako anténa, která vysílá rádiové signály směrem ven, což způsobí ztrátu výkonu signálu a snížení síly přijímaného signálu.

Konstrukce koaxiálních kabelů má právě tento problém vyřešit. Rádio vyzařované centrálním vodičem je izolováno síťovou vodivou vrstvou, která může ovládat vyzařované rádio prostřednictvím uzemnění.

Klasifikace:

V závislosti na výrobním materiálu a procesu se obvykle rozlišují následující kategorie:

● Monofilní pevný vodič:

Obvykle se vyrábí z jednoho pevného měděného nebo hliníkového drátu;

Poskytuje lepší elektrický výkon a často se používá pro aplikace s nižší frekvencí nebo delší vzdálenosti kabelů

● Lankový vodič:

O několik malých drátů zkroucených;

Flexibilnější a ohebnější než pevné vodiče, vhodné pro mobilní nebo často se měnící aplikace.

● Ocel plátovaná mědí (CCS):

Ocelové jádro poskytuje pevnost a odolnost, zatímco měděná vrstva zajišťuje požadované elektrické vlastnosti;

Často se používá v případech, kdy je vyžadována mechanická pevnost.

● Postříbřená měď:

Měděný drát je potažen vrstvou stříbra, která může zlepšit vodivost a frekvenční charakteristiky vodiče.

Často se používá v požadavcích na vysokou frekvenci, vysokou přesnost nebo vojenské normy.

● Kadmium Slitina mědi:

Slitinové vodiče pro aplikace na moři nebo v drsném prostředí, kde je vyžadována dodatečná odolnost proti korozi;

Legenda zkratek materiálů – Materiál vodiče a opletení, jak je znázorněno na obrázku 3.

Efekt kůže

Kožní efekt, známý také jako kožní efekt, nastává, když vodičem prochází střídavý proud. Vlivem indukce platí, že čím blíže je na průřezu vodiče k povrchu, tím je rozložení elektronů hustší.

Kožní efekt je v podstatě jev nerovnoměrného rozložení střídavého proudu ve vodiči. Jak se frekvence zvyšuje, proud má tendenci téci po povrchu vodiče. Na mikrovlnných frekvencích je tento efekt zvláště výrazný, výsledkem je mnohem vyšší proudová hustota na povrchu centrálního vodiče koaxiálního kabelu než uvnitř.

△ Skin effect ovlivňuje koaxiální kabel v následujících aspektech:

① Zvyšte odpor a ztrátu - Protože proud teče hlavně na povrchu, celková účinná vodivá plocha je zmenšena, takže středový vodič koaxiálního kabelu vytváří větší odpor, čímž se zvyšuje přenosová ztráta.

② Zahřívání - Proud způsobený vysokofrekvenčním signálem se koncentruje v povrchovém toku, což povede k zjevnějšímu tepelnému efektu, čímž se zvýší teplota kabelu a ovlivní se stabilita a spolehlivost signálu

③ Výběr materiálu - Při navrhování koaxiálního kabelu je třeba vzít v úvahu vodivost materiálu centrálního vodiče. Materiály s vysokou vodivostí, jako je stříbrná měď, mohou účinně snížit odpor a snížit ztráty.

△Pro zmírnění dopadu kožních účinků zahrnují strategie řešení kožních účinků:

① Optimalizace materiálu – výběr materiálů s vysokou vodivostí pro snížení ztráty odporu. Například při použití postříbřených měděných vodičů může stříbrná vrstva zajistit vysokou vodivost a díky kožnímu efektu potřebuje tloušťka stříbra pouze několik mikrometrů.

② Návrh vodičů – Optimalizace struktury vodičů, jako je použití lankových vodičů, může zvětšit povrch a snížit efekt pokožky.

③ Chladicí systém – Pro aplikace s extrémně vysokou frekvencí použijte vhodný chladicí systém, abyste zabránili přehřátí.

④ Přizpůsobený kabel - Přizpůsobte si design kabelu na základě specifických požadavků aplikace, s ohledem na více faktorů, jako je frekvence, úroveň výkonu a přenosová vzdálenost.

Celkově je pochopení a řízení efektu kůže zásadní pro zajištění výkonu vysokofrekvenčního přenosu signálu vkoaxiální kabely . Díky inteligentnímu designu a použití vysoce kvalitních materiálů mohou koaxiální přenosové linky fungovat efektivněji, čímž podporují naše rychle se rozvíjející komunikační potřeby. Právě tato rozhodnutí zajišťují, že každý signál, od pozemní bezdrátové komunikace až po satelitní přenos, může být přenášen jasně a spolehlivě ve složitých a náročných prostředích.