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同軸ケーブルにおける表皮効果の影響
同軸ケーブル電線および信号伝送線の一種で、通常は 4 つの材料層で構成されています。最内層は導電性の銅線で、ワイヤの外層はプラスチックの層 (絶縁体または誘電体として使用されます) で囲まれています。 ）。 絶縁体の外側にも導電性材料（通常は銅または合金）の薄いメッシュがあり、図1に示すように導電性材料の外層が外皮として使用されます。図2は同軸の断面を示していますケーブル。
同軸ケーブルは高周波信号の伝送に使用され、その独特な構造により耐干渉性に優れています。 現代の通信システムの重要なコンポーネントとして、これは高周波信号伝送の大動脈です。 その中でも中心導体は電磁エネルギーを伝えるだけでなく、信号伝送の効率と安定性を決定する、信号伝送の重要な部分です。
動作原理:
同軸ケーブルは直流ではなく交流を流します。これは、電流の方向が 1 秒間に数回反転することを意味します。
通常のワイヤを使用して高周波電流を伝送すると、このタイプのワイヤは無線信号を外部に放射するアンテナのように機能し、信号電力の損失と受信信号の強度の低下を引き起こします。
同軸ケーブルの設計はまさにこの問題を解決することを目的としています。 中心ワイヤによって放射される無線は、メッシュ導電層によって絶縁され、接地を通じて放射される無線を制御できます。
分類：
製造材料とプロセスに応じて、通常は次のカテゴリがあります。
●モノフィラメント固体導体:
通常は単一の銅線またはアルミニウム線で作られています。
より優れた電気的性能を提供し、低周波数アプリケーションや長いケーブル距離によく使用されます。
●撚線導体：
細いワイヤーを何本も撚り合わせたもの。
固体導体よりも柔軟で柔軟なため、モバイル用途や頻繁に変更される用途に適しています。
● 銅クラッド鋼 (CCS) :
スチールコアは強度と耐久性を提供し、銅層は必要な電気特性を提供します。
機械的強度が必要な場合によく使用されます。
● 銀メッキ銅:
銅線は銀の層でコーティングされており、導体の導電性と周波数特性を向上させることができます。
高周波、高精度、または軍事規格の要件でよく使用されます。
●カドミウム銅合金：
追加の耐食性が必要なオフショアまたは過酷な環境用途向けの合金導体。
材料の略語の凡例 - 導体と編組材料 (図 3 に示す)。
表皮効果
表皮効果は、表皮効果とも呼ばれ、交流電流が導体を通過するときに発生します。 誘導により、導体の断面の表面に近づくほど、電子の分布が密になります。
表皮効果は本質的に、導体内の交流電流が不均一に分布する現象です。 周波数が高くなると、導体の表面に電流が流れやすくなります。 マイクロ波周波数では、この影響が特に顕著になり、同軸ケーブルの中心導体の表面の電流密度が内部よりもはるかに高くなります。
△ 表皮効果は、次の点で同軸ケーブルに影響を与えます。
① 抵抗と損失の増加 ・電流は主に表面を流れるため、全体の有効導通断面積が減少し、同軸ケーブルの中心導体の抵抗が大きくなり、伝送損失が増加します。
② 加熱 - 高周波信号によって発生する電流は表面の流れに集中し、より明らかな熱影響をもたらし、ケーブルの温度を上昇させ、信号の安定性と信頼性に影響を与えます。
③ 材料の選択 - 同軸ケーブルを設計する際には、中心導体の材料の導電率を考慮する必要があります。 銀銅メッキなどの高導電性材料は、抵抗を効果的に低減し、損失を低減します。
△皮膚への影響の影響を軽減するために、皮膚への影響に対処する戦略には以下が含まれます。
① 材料の最適化 - 抵抗損失を低減するために高導電性材料を選択します。 たとえば、銀メッキされた銅導体を使用すると、銀層により高い導電性が得られ、表皮効果により、必要な銀の厚さは数マイクロメートルだけです。
② 導体設計 - より線導体の使用など、導体の構造を最適化することで表面積を増やし、表皮効果を低減できます。
③ 冷却システム - 非常に高い周波数のアプリケーションでは、過熱を防ぐために適切な冷却システムを使用してください。
④ カスタマイズされたケーブル - 周波数、電力レベル、伝送距離などの複数の要素を考慮して、特定のアプリケーション要件に基づいてケーブル設計をカスタマイズします。
全体として、表皮効果を理解し、管理することは、高周波信号伝送のパフォーマンスを確保するために非常に重要です。同軸ケーブル 。 インテリジェントな設計と高品質材料の適用により、同軸伝送線はより効率的に機能し、急速に発展する通信ニーズをサポートします。 これらの決定により、地上無線通信から衛星送信まで、あらゆる信号が複雑で困難な環境において明確かつ確実に送信されることが保証されます。
