La influencia del efecto piel en el cable coaxial.

Cable coaxial Es un tipo de cable eléctrico y línea de transmisión de señales, generalmente compuesto por cuatro capas de material: la capa más interna es un cable de cobre conductor y la capa externa del cable está rodeada por una capa de plástico (utilizado como aislante o dieléctrico). ). También hay una malla delgada de material conductor (generalmente cobre o aleación) fuera del aislante, y la capa exterior del material conductor se utiliza como revestimiento exterior, como se muestra en la Figura 1. La Figura 2 muestra la sección transversal de un coaxial. cable.

Los cables coaxiales se utilizan para transmitir señales de alta frecuencia y tienen una excelente capacidad antiinterferencias debido a su estructura única. Como componente crucial de los sistemas de comunicación modernos, es la arteria para la transmisión de señales de alta frecuencia; Entre ellos, el conductor central no solo transporta energía electromagnética, sino que también determina la eficiencia y estabilidad de la transmisión de señales y es una parte clave de la transmisión de señales.

Principio de funcionamiento:

Los cables coaxiales conducen corriente alterna en lugar de corriente continua, lo que significa que se producen varias inversiones en el sentido de la corriente por segundo.

Si se utiliza un cable normal para transmitir corriente de alta frecuencia, este tipo de cable actuará como una antena que emite señales de radio hacia el exterior, provocando una pérdida de potencia de la señal y una disminución en la intensidad de la señal recibida.

El diseño de cables coaxiales es precisamente para solucionar este problema. La radio emitida por el cable central está aislada por una capa conductora de malla, que puede controlar la radio emitida a través de conexión a tierra.

Clasificación:

Dependiendo del material y proceso de fabricación, suelen existir las siguientes categorías:

● Conductor sólido monofilamento:

Generalmente está hecho de un solo alambre sólido de cobre o aluminio;

Proporciona un mejor rendimiento eléctrico y se utiliza a menudo para aplicaciones de frecuencia más baja o distancias de cable más largas.

● Conductor trenzado:

Por una serie de alambres pequeños retorcidos;

Más flexibles y flexibles que los conductores sólidos, adecuados para aplicaciones móviles o que cambian con frecuencia.

● Acero revestido de cobre (CCS):

El núcleo de acero proporciona resistencia y durabilidad, mientras que la capa de cobre proporciona las propiedades eléctricas requeridas;

A menudo se utiliza en ocasiones donde se requiere resistencia mecánica.

● Cobre plateado:

El alambre de cobre está recubierto con una capa de plata, que puede mejorar las características de conductividad y frecuencia del conductor.

A menudo se utiliza en requisitos de alta frecuencia, alta precisión o estándares militares.

● Aleación de cadmio y cobre:

Conductores de aleación para aplicaciones en alta mar o en entornos hostiles donde se requiere resistencia adicional a la corrosión;

Leyenda de abreviaturas de materiales: Material conductor y trenzado como se muestra en la Figura 3.

Efecto en la piel

El efecto piel, también conocido como efecto piel, se produce cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor. Debido a la inducción, cuanto más cerca esté de la superficie en la sección transversal del conductor, más densa será la distribución de electrones.

El efecto piel es esencialmente un fenómeno de distribución desigual de la corriente alterna dentro de un conductor. A medida que aumenta la frecuencia, la corriente tiende a fluir sobre la superficie del conductor. En las frecuencias de microondas, este efecto es particularmente pronunciado, lo que resulta en una densidad de corriente mucho mayor en la superficie del conductor central de un cable coaxial que en el interior.

△ El efecto piel afecta al cable coaxial en los siguientes aspectos:

① Aumente la resistencia y la pérdida: debido a que la corriente fluye principalmente en la superficie, el área conductora efectiva general se reduce, lo que hace que el conductor central del cable coaxial produzca una mayor resistencia, aumentando así la pérdida de transmisión.

② Calentamiento: la corriente causada por la señal de alta frecuencia se concentra en el flujo superficial, lo que provocará un efecto térmico más evidente, aumentando así la temperatura del cable y afectando la estabilidad y confiabilidad de la señal.

③ Selección del material: al diseñar un cable coaxial, se debe considerar la conductividad del material del conductor central. Los materiales de alta conductividad, como el revestimiento de cobre y plata, pueden reducir eficazmente la resistencia y las pérdidas.

△Para mitigar el impacto de los efectos en la piel, las estrategias para abordar los efectos en la piel incluyen:

① Optimización de materiales: selección de materiales de alta conductividad para reducir la pérdida de resistencia. Por ejemplo, al utilizar conductores de cobre bañados en plata, la capa de plata puede proporcionar una alta conductividad y, debido al efecto piel, el espesor de la plata solo necesita unos pocos micrómetros.

② Diseño del conductor: la optimización de la estructura de los conductores, como el uso de conductores trenzados, puede aumentar el área de superficie y reducir el efecto piel.

③ Sistema de refrigeración: para aplicaciones de frecuencia extremadamente alta, utilice un sistema de refrigeración adecuado para evitar el sobrecalentamiento.

④ Cable personalizado: personalice el diseño del cable según los requisitos de la aplicación específica, considerando múltiples factores como la frecuencia, el nivel de potencia y la distancia de transmisión.

En general, comprender y gestionar el efecto piel es crucial para garantizar el rendimiento de la transmisión de señales de alta frecuencia encables coaxiales . Mediante un diseño inteligente y la aplicación de materiales de alta calidad, las líneas de transmisión coaxiales pueden funcionar de manera más eficiente, respaldando así nuestras necesidades de comunicación en rápido desarrollo. Son estas decisiones las que garantizan que cada señal, desde la comunicación inalámbrica terrestre hasta la transmisión por satélite, pueda transmitirse de forma clara y confiable en entornos complejos y desafiantes.