Influența efectului pielii asupra cablului coaxial

Cablu coaxial este un tip de fir electric și linie de transmisie a semnalului, de obicei alcătuit din patru straturi de material: stratul cel mai interior este un fir conductor de cupru, iar stratul exterior al firului este înconjurat de un strat de plastic (utilizat ca izolator sau dielectric ). Există, de asemenea, o plasă subțire de material conductiv (de obicei, cupru sau aliaj) în afara izolatorului, iar stratul exterior al materialului conductor este folosit ca strat exterior, așa cum se arată în Figura 1, Figura 2 arată secțiunea transversală a unui coaxial. cablu.

Cablurile coaxiale sunt folosite pentru transmiterea semnalelor de înaltă frecvență și au o excelentă capacitate anti-interferență datorită structurii lor unice. Ca o componentă crucială a sistemelor moderne de comunicație, este artera pentru transmiterea semnalului de înaltă frecvență; Printre acestea, conductorul central nu numai că transportă energie electromagnetică, dar determină și eficiența și stabilitatea transmisiei semnalului și este o parte cheie a transmisiei semnalului.

Principiul de funcționare:

Cablurile coaxiale conduc curent alternativ în loc de curent continuu, ceea ce înseamnă că există mai multe inversări în direcția curentului pe secundă.

Dacă se folosește un fir obișnuit pentru a transmite curent de înaltă frecvență, acest tip de fir va acționa ca o antenă care emite semnale radio spre exterior, provocând o pierdere a puterii semnalului și o scădere a puterii semnalului primit.

Proiectarea cablurilor coaxiale este tocmai pentru a rezolva această problemă. Radioul emis de firul central este izolat printr-un strat conductiv de plasă, care poate controla radioul emis prin împământare.

Clasificare:

În funcție de materialul și procesul de fabricație, există de obicei următoarele categorii:

● Conductor solid monofilament:

Fabricat de obicei dintr-un singur fir solid de cupru sau aluminiu;

Oferă performanțe electrice mai bune și este adesea folosit pentru aplicații cu frecvență mai mică sau distanțe mai lungi de cablu

● Conductor eșuat:

Printr-un număr de sârmă mici răsucite;

Mai flexibile și flexibile decât conductoarele solide, potrivite pentru aplicații mobile sau în schimbare frecventă.

● Oțel placat cu cupru (CCS):

Miezul de oțel oferă rezistență și durabilitate, în timp ce stratul de cupru oferă proprietățile electrice necesare;

Este adesea folosit în situațiile în care este necesară rezistența mecanică.

● Cupru placat cu argint:

Firul de cupru este acoperit cu un strat de argint, care poate îmbunătăți conductivitatea și caracteristicile de frecvență ale conductorului.

Este adesea folosit în cerințe de înaltă frecvență, precizie ridicată sau standard militare.

● Aliaj de cupru cadmiu:

Conductori din aliaj pentru aplicații offshore sau în medii dure unde este necesară rezistență suplimentară la coroziune;

Legenda abrevierilor materialelor-Conductor&Braid Material așa cum se arată în Figura 3.

Efectul pielii

Efectul pielii, cunoscut și sub denumirea de efect al pielii, apare atunci când un curent alternativ trece printr-un conductor. Datorită inducției, cu cât este mai aproape de suprafața de pe secțiunea transversală a conductorului, cu atât distribuția electronilor este mai densă.

Efectul pielii este în esență un fenomen de distribuție neuniformă a curentului alternativ în interiorul unui conductor. Pe măsură ce frecvența crește, curentul tinde să circule pe suprafața conductorului. La frecvențele de microunde, acest efect este deosebit de pronunțat, rezultând o densitate de curent mult mai mare pe suprafața conductorului central al unui cablu coaxial decât în ​​interior.

△ Efectul pielii afectează cablul coaxial în următoarele aspecte:

① Creșteți rezistența și pierderea - Deoarece curentul curge în principal pe suprafață, aria conductivă efectivă globală este redusă, făcând ca conductorul central al cablului coaxial să producă o rezistență mai mare, crescând astfel pierderea de transmisie.

② Încălzire - Curentul cauzat de semnalul de înaltă frecvență este concentrat în fluxul de suprafață, ceea ce va duce la un efect termic mai evident, crescând astfel temperatura cablului și afectând stabilitatea și fiabilitatea semnalului.

③ Selectarea materialului - La proiectarea unui cablu coaxial, trebuie luată în considerare conductivitatea materialului conductorului central. Materialele cu conductivitate ridicată, cum ar fi placarea cu cupru cu argint, pot reduce în mod eficient rezistența și pierderile.

△Pentru a atenua impactul efectelor asupra pielii, strategiile de abordare a efectelor asupra pielii includ:

① Optimizarea materialelor - selectarea materialelor cu conductivitate ridicată pentru a reduce pierderea de rezistență. De exemplu, folosind conductori de cupru placat cu argint, stratul de argint poate oferi o conductivitate ridicată, iar datorită efectului de piele, grosimea argintului are nevoie doar de câțiva micrometri.

② Proiectarea conductorilor - Optimizarea structurii conductorilor, cum ar fi utilizarea conductorilor torți, poate crește suprafața și poate reduce efectul pielii.

③ Sistem de răcire - Pentru aplicații cu frecvență extrem de înaltă, utilizați un sistem de răcire adecvat pentru a preveni supraîncălzirea.

④ Cablu personalizat - Personalizați designul cablului pe baza cerințelor specifice aplicației, luând în considerare mai mulți factori, cum ar fi frecvența, nivelul de putere și distanța de transmisie.

În general, înțelegerea și gestionarea efectului pielii este crucială pentru asigurarea performanței transmisiei semnalului de înaltă frecvență încabluri coaxiale . Prin proiectarea inteligentă și aplicarea materialelor de înaltă calitate, liniile de transmisie coaxiale pot funcționa mai eficient, susținând astfel nevoile noastre de comunicare în curs de dezvoltare. Aceste decizii sunt cele care asigură că fiecare semnal, de la comunicația fără fir la sol până la transmisia prin satelit, poate fi transmis clar și fiabil în medii complexe și provocatoare.