השפעת השפעת העור על כבל קואקסיאלי

כבל קואקסיאלי הוא סוג של חוט חשמלי וקו העברת אותות, המורכב בדרך כלל מארבע שכבות של חומר: השכבה הפנימית ביותר היא חוט נחושת מוליך, והשכבה החיצונית של החוט מוקפת בשכבת פלסטיק (המשמשת כמבודד או דיאלקטרי ). ישנה גם רשת דקה של חומר מוליך (בדרך כלל נחושת או סגסוגת) מחוץ למבודד, והשכבה החיצונית של החומר המוליך משמשת כעור החיצוני, כפי שמוצג באיור 1, איור 2 מציג את החתך של קואקסיאלי כֶּבֶל.

כבלים קואקסיאליים משמשים להעברת אותות בתדר גבוה ובעלי יכולת אנטי-הפרעות מצוינת בשל המבנה הייחודי שלהם. כמרכיב מכריע במערכות תקשורת מודרניות, זהו העורק להעברת אותות בתדר גבוה; ביניהם, המוליך המרכזי לא רק נושא אנרגיה אלקטרומגנטית, אלא גם קובע את היעילות והיציבות של העברת האות, ומהווה חלק מרכזי בהעברת האות.

עקרון עבודה:

כבלים קואקסיאליים מוליכים זרם חילופין במקום זרם ישר, כלומר יש מספר היפוכים בכיוון הזרם בשנייה.

אם משתמשים בחוט רגיל להעברת זרם בתדר גבוה, חוט מסוג זה יפעל כמו אנטנה הפולטת אותות רדיו כלפי חוץ, מה שיגרום לאובדן עוצמת האות ולירידה בעוצמת האות המתקבל.

העיצוב של כבלים קואקסיאליים נועד בדיוק לפתור בעיה זו. הרדיו הנפלט מהחוט המרכזי מבודד על ידי שכבה מוליכת רשת, שיכולה לשלוט ברדיו הנפלט באמצעות הארקה.

מִיוּן:

בהתאם לחומר הייצור ולתהליך, יש בדרך כלל את הקטגוריות הבאות:

● מוליך מוצק חד-פילמנט:

בדרך כלל עשוי מחוט נחושת או אלומיניום מוצק אחד;

מספק ביצועים חשמליים טובים יותר ומשמש לעתים קרובות ליישומים בתדר נמוך יותר או למרחקי כבלים ארוכים יותר

● מנצח תקוע:

על ידי מספר חוט קטן מעוות;

גמיש וגמיש יותר ממוליכים מוצקים, מתאים ליישומים ניידים או משתנים תדיר.

● פלדה מצופה נחושת (CCS):

ליבת הפלדה מספקת חוזק ועמידות, בעוד שכבת הנחושת מספקת את התכונות החשמליות הנדרשות;

הוא משמש לעתים קרובות במקרים שבהם נדרש חוזק מכני.

● נחושת מצופה כסף:

חוט הנחושת מצופה בשכבת כסף, שיכולה לשפר את מאפייני המוליכות והתדר של המוליך.

הוא משמש לעתים קרובות בתדירות גבוהה, דיוק גבוה או בדרישות תקן צבאיות.

● סגסוגת נחושת קדמיום:

מוליכי סגסוגת ליישומי סביבה בים או קשים שבהם נדרשת עמידות נוספת בפני קורוזיה;

קיצורי חומר מקרא-Conductor&Braid Material כפי שמוצג באיור 3.

אפקט העור

אפקט העור, המכונה גם אפקט העור, מתרחש כאשר זרם חילופין עובר דרך מוליך. בשל אינדוקציה, ככל שהוא קרוב יותר לפני השטח בחתך הרוחב של המוליך, כך התפלגות האלקטרונים צפופה יותר.

אפקט העור הוא בעצם תופעה של חלוקה לא אחידה של זרם AC בתוך מוליך. ככל שהתדר עולה, הזרם נוטה לזרום על פני המוליך. בתדרי מיקרוגל, השפעה זו בולטת במיוחד, וכתוצאה מכך צפיפות זרם גבוהה בהרבה על פני המוליך המרכזי של כבל קואקסיאלי מאשר בפנים.

△ אפקט העור משפיע על כבל קואקסיאלי בהיבטים הבאים:

① הגדלת התנגדות ואובדן - מכיוון שהזרם זורם בעיקר על פני השטח, שטח המוליך האפקטיבי הכולל מצטמצם, מה שגורם למוליך המרכזי של הכבל הקואקסיאלי לייצר התנגדות גדולה יותר, ובכך להגדיל את אובדן השידור.

② חימום - הזרם הנגרם על ידי האות בתדר גבוה מרוכז בזרימת פני השטח, מה שיוביל לאפקט תרמי ברור יותר, ובכך להגדיל את הטמפרטורה של הכבל ולהשפיע על היציבות והאמינות של האות

③ בחירת חומר - בעת תכנון כבל קואקסיאלי, יש לקחת בחשבון את המוליכות של חומר המוליך המרכזי. חומרים עם מוליכות גבוהה כגון ציפוי נחושת כסף יכולים להפחית ביעילות את ההתנגדות ולהפחית אובדן.

△כדי למתן את ההשפעה של השפעות העור, אסטרטגיות לטיפול בהשפעות העור כוללות:

① אופטימיזציה של חומרים - בחירת חומרים עם מוליכות גבוהה כדי להפחית את אובדן ההתנגדות. לדוגמה, באמצעות מוליכי נחושת מצופים כסף, שכבת הכסף יכולה לספק מוליכות גבוהה, ובשל אפקט העור, עובי הכסף זקוק לכמה מיקרומטרים בלבד.

② עיצוב מוליכים - ייעול מבנה המוליכים, כגון שימוש במוליכים תקועים, יכול להגדיל את שטח הפנים ולהפחית את השפעת העור.

③ מערכת קירור - עבור יישומים בתדירות גבוהה במיוחד, השתמש במערכת קירור מתאימה כדי למנוע התחממות יתר.

④ כבל מותאם אישית - התאמה אישית של עיצוב כבל בהתבסס על דרישות יישום ספציפיות, תוך התחשבות במספר גורמים כגון תדר, רמת הספק ומרחק שידור.

בסך הכל, הבנה וניהול של אפקט העור חיוניים להבטחת הביצועים של שידור אות בתדר גבוה בכבלים קואקסיאליים . באמצעות עיצוב מושכל ויישום של חומרים באיכות גבוהה, קווי תמסורת קואקסיאליים יכולים לעבוד בצורה יעילה יותר, ובכך לתמוך בצרכי התקשורת המתפתחים במהירות שלנו. ההחלטות הללו הן שמבטיחות שכל אות, מתקשורת אלחוטית קרקעית ועד שידור לווייני, יכול להיות משודר בצורה ברורה ומהימנה בסביבות מורכבות ומאתגרות.