Влияние скин-эффекта на коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель это тип электрического провода и линии передачи сигнала, обычно состоящий из четырех слоев материала: самый внутренний слой представляет собой проводящую медную проволоку, а внешний слой провода окружен слоем пластика (используется в качестве изолятора или диэлектрика). ). Снаружи изолятора также имеется тонкая сетка из проводящего материала (обычно меди или сплава), а внешний слой проводящего материала используется в качестве внешней оболочки, как показано на рисунке 1. На рисунке 2 показано поперечное сечение коаксиального кабеля. кабель.

Коаксиальные кабели используются для передачи высокочастотных сигналов и обладают отличной помехоустойчивостью благодаря своей уникальной структуре. Являясь важнейшим компонентом современных систем связи, он является артерией для передачи высокочастотных сигналов; Среди них центральный проводник не только переносит электромагнитную энергию, но также определяет эффективность и стабильность передачи сигнала и является ключевой частью передачи сигнала.

Принцип работы:

Коаксиальные кабели проводят переменный ток вместо постоянного, а это означает, что в секунду происходит несколько изменений направления тока.

Если для передачи высокочастотного тока используется обычный провод, этот тип провода будет действовать как антенна, излучающая радиосигналы наружу, вызывая потерю мощности сигнала и уменьшение силы принимаемого сигнала.

Конструкция коаксиальных кабелей призвана решить эту проблему. Радиоизлучение, излучаемое центральным проводом, изолировано сетчатым проводящим слоем, который может контролировать излучаемое радио через заземление.

Классификация:

В зависимости от материала изготовления и процесса обычно выделяют следующие категории:

● Одножильный моноволоконный проводник:

Обычно изготавливается из цельной медной или алюминиевой проволоки;

Обеспечивает лучшие электрические характеристики и часто используется для низкочастотных приложений или для более длинных кабелей.

● Многожильный проводник:

Рядом небольших скрученных проводов;

Более гибкий и гибкий, чем сплошные проводники, подходит для мобильных или часто меняющихся применений.

● Сталь, плакированная медью (CCS):

Стальной сердечник обеспечивает прочность и долговечность, а медный слой обеспечивает необходимые электрические свойства;

Его часто используют в тех случаях, когда требуется механическая прочность.

● Посеребренная медь:

Медный провод покрыт слоем серебра, что позволяет улучшить проводимость и частотные характеристики проводника.

Он часто используется в требованиях высокой частоты, высокой точности или военных стандартов.

● Медно-кадмиевый сплав:

Проводники из сплавов для применения на море или в суровых условиях, где требуется дополнительная коррозионная стойкость;

Обозначения сокращений материалов: «Материал проводника и оплетки», как показано на рисунке 3.

Скин-эффект

Скин-эффект, также известный как скин-эффект, возникает при прохождении переменного тока через проводник. Благодаря индукции, чем ближе к поверхности на сечении проводника, тем плотнее распределение электронов.

Скин-эффект – это, по сути, явление неравномерного распределения переменного тока внутри проводника. По мере увеличения частоты ток стремится течь по поверхности проводника. На микроволновых частотах этот эффект особенно выражен, в результате чего плотность тока на поверхности центрального проводника коаксиального кабеля значительно выше, чем внутри.

△ Скин-эффект влияет на коаксиальный кабель в следующих аспектах:

① Увеличение сопротивления и потерь. Поскольку ток в основном течет по поверхности, общая эффективная площадь проводимости уменьшается, в результате чего центральный проводник коаксиального кабеля оказывает большее сопротивление, тем самым увеличивая потери при передаче.

② Нагрев. Ток, вызванный высокочастотным сигналом, концентрируется в поверхностном потоке, что приводит к более очевидному тепловому эффекту, тем самым увеличивая температуру кабеля и влияя на стабильность и надежность сигнала.

③ Выбор материала. При проектировании коаксиального кабеля необходимо учитывать проводимость материала центрального проводника. Материалы с высокой проводимостью, такие как серебряное медное покрытие, могут эффективно снизить сопротивление и уменьшить потери.

△Чтобы смягчить воздействие кожных эффектов, стратегии устранения кожных эффектов включают:

① Оптимизация материала — выбор материалов с высокой проводимостью для уменьшения потерь сопротивления. Например, при использовании медных проводников с серебряным покрытием слой серебра может обеспечить высокую проводимость, а из-за скин-эффекта толщина серебра составляет всего несколько микрометров.

② Конструкция проводника. Оптимизация структуры проводников, например использование многожильных проводников, может увеличить площадь поверхности и уменьшить скин-эффект.

③ Система охлаждения. При работе с очень высокой частотой используйте подходящую систему охлаждения во избежание перегрева.

④ Индивидуальный кабель — индивидуальная конструкция кабеля в соответствии с конкретными требованиями применения с учетом множества факторов, таких как частота, уровень мощности и расстояние передачи.

В целом, понимание и управление скин-эффектом имеет решающее значение для обеспечения эффективности передачи высокочастотного сигнала вкоаксиальные кабели . Благодаря продуманному дизайну и применению высококачественных материалов коаксиальные линии передачи могут работать более эффективно, тем самым удовлетворяя наши быстрорастущие потребности в области связи. Именно эти решения гарантируют, что каждый сигнал, от наземной беспроводной связи до спутниковой передачи, может передаваться четко и надежно в сложных и сложных условиях.