Pengaruh efek kulit pada kabel koaksial

Kawat koaksial adalah sejenis kabel listrik dan saluran transmisi sinyal, biasanya terdiri dari empat lapisan bahan: lapisan paling dalam adalah kawat tembaga konduktif, dan lapisan luar kawat dikelilingi oleh lapisan plastik (digunakan sebagai isolator atau dielektrik ). Ada juga jaring tipis bahan konduktif (biasanya tembaga atau paduan) di luar isolator, dan lapisan luar bahan konduktif digunakan sebagai kulit luar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, Gambar 2 menunjukkan penampang koaksial kabel.

Kabel koaksial digunakan untuk mentransmisikan sinyal frekuensi tinggi dan memiliki kemampuan anti-interferensi yang sangat baik karena strukturnya yang unik. Sebagai komponen penting dari sistem komunikasi modern, ini adalah arteri transmisi sinyal frekuensi tinggi; Diantaranya, konduktor pusat tidak hanya membawa energi elektromagnetik, tetapi juga menentukan efisiensi dan stabilitas transmisi sinyal, dan merupakan bagian penting dari transmisi sinyal.

Prinsip bekerja:

Kabel koaksial menghantarkan arus bolak-balik, bukan arus searah, artinya ada beberapa pembalikan arah arus per detik.

Jika kabel biasa digunakan untuk mengalirkan arus frekuensi tinggi, maka kabel jenis ini akan bertindak seperti antena yang memancarkan sinyal radio ke luar sehingga menyebabkan hilangnya kekuatan sinyal dan penurunan kekuatan sinyal yang diterima.

Desain kabel koaksial justru untuk mengatasi masalah ini. Radio yang dipancarkan oleh kabel pusat diisolasi oleh lapisan konduktif mesh, yang dapat mengontrol radio yang dipancarkan melalui grounding.

Klasifikasi:

Tergantung pada bahan dan proses pembuatannya, biasanya ada kategori berikut:

● Konduktor Padat Monofilamen:

Biasanya terbuat dari satu kawat tembaga atau aluminium padat;

Memberikan kinerja kelistrikan yang lebih baik dan sering digunakan untuk aplikasi frekuensi rendah atau jarak kabel yang lebih jauh

● Konduktor Terdampar:

Dengan sejumlah kawat kecil yang dipilin;

Lebih fleksibel dan fleksibel dibandingkan konduktor padat, cocok untuk aplikasi bergerak atau sering berubah.

● Baja Berlapis Tembaga (CCS):

Inti baja memberikan kekuatan dan daya tahan, sedangkan lapisan tembaga memberikan sifat listrik yang dibutuhkan;

Ini sering digunakan pada saat-saat di mana kekuatan mekanik diperlukan.

● Tembaga berlapis perak:

Kawat tembaga dilapisi dengan lapisan perak, yang dapat meningkatkan karakteristik konduktivitas dan frekuensi konduktor.

Ini sering digunakan dalam frekuensi tinggi, presisi tinggi atau persyaratan standar militer.

● Paduan Tembaga Kadmium:

Konduktor paduan untuk aplikasi lepas pantai atau lingkungan keras yang memerlukan ketahanan korosi tambahan;

Legenda singkatan material-Conductor&Braid Material seperti terlihat pada Gambar 3.

Efek kulit

Efek kulit, juga dikenal sebagai efek kulit, terjadi ketika arus bolak-balik melewati sebuah konduktor. Karena induksi, semakin dekat ke permukaan penampang konduktor, semakin padat distribusi elektronnya.

Efek kulit pada dasarnya adalah fenomena distribusi arus AC yang tidak merata dalam suatu konduktor. Ketika frekuensi meningkat, arus cenderung mengalir pada permukaan konduktor. Pada frekuensi gelombang mikro, efek ini sangat nyata, menghasilkan kerapatan arus yang jauh lebih tinggi pada permukaan konduktor pusat kabel koaksial dibandingkan di dalam.

△ Efek kulit mempengaruhi kabel koaksial dalam aspek berikut:

① Meningkatkan resistansi dan rugi-rugi - Karena arus sebagian besar mengalir di permukaan, area konduktif efektif keseluruhan berkurang, sehingga konduktor tengah kabel koaksial menghasilkan resistansi yang lebih besar, sehingga meningkatkan rugi-rugi transmisi.

② Pemanasan - Arus yang disebabkan oleh sinyal frekuensi tinggi terkonsentrasi pada aliran permukaan, yang akan menyebabkan efek termal yang lebih jelas, sehingga meningkatkan suhu kabel dan mempengaruhi stabilitas dan keandalan sinyal

③ Pemilihan material - Saat mendesain kabel koaksial, konduktivitas material konduktor pusat harus dipertimbangkan. Bahan dengan konduktivitas tinggi seperti pelapisan tembaga perak dapat secara efektif mengurangi resistensi dan mengurangi kerugian.

△Untuk mengurangi dampak dampak pada kulit, strategi untuk mengatasi dampak pada kulit meliputi:

① Optimalisasi material - memilih material dengan konduktivitas tinggi untuk mengurangi kehilangan resistansi. Misalnya dengan menggunakan konduktor tembaga berlapis perak, lapisan perak dapat memberikan konduktivitas yang tinggi, dan karena efek kulit, ketebalan perak hanya membutuhkan beberapa mikrometer.

② Desain Konduktor - Mengoptimalkan struktur konduktor, seperti menggunakan konduktor terdampar, dapat meningkatkan luas permukaan dan mengurangi efek kulit.

③ Sistem Pendinginan - Untuk aplikasi frekuensi sangat tinggi, gunakan sistem pendingin yang sesuai untuk mencegah panas berlebih.

④ Kabel Khusus - Sesuaikan desain kabel berdasarkan persyaratan aplikasi spesifik, dengan mempertimbangkan berbagai faktor seperti frekuensi, tingkat daya, dan jarak transmisi.

Secara keseluruhan, memahami dan mengelola efek kulit sangat penting untuk memastikan kinerja transmisi sinyal frekuensi tinggikabel koaksial . Melalui desain cerdas dan penerapan material berkualitas tinggi, saluran transmisi koaksial dapat bekerja lebih efisien, sehingga mendukung kebutuhan komunikasi kita yang berkembang pesat. Keputusan inilah yang memastikan bahwa setiap sinyal, mulai dari komunikasi nirkabel darat hingga transmisi satelit, dapat ditransmisikan dengan jelas dan andal dalam lingkungan yang kompleks dan menantang.