Inverkan av hudeffekt på koaxialkabel

Koaxialkabel är en typ av elektrisk tråd och signalöverföringsledning, vanligtvis uppbyggd av fyra lager material: det innersta lagret är en ledande koppartråd, och det yttre lagret av tråden är omgivet av ett lager av plast (används som en isolator eller dielektrikum). ). Det finns också ett tunt nät av ledande material (vanligtvis koppar eller legering) utanför isolatorn, och det yttre lagret av det ledande materialet används som det yttre skalet, som visas i figur 1, figur 2 visar tvärsnittet av en koaxial kabel.

Koaxialkablar används för att överföra högfrekventa signaler och har utmärkt anti-interferensförmåga på grund av sin unika struktur. Som en avgörande komponent i moderna kommunikationssystem är det artären för högfrekvent signalöverföring; Bland dem bär den centrala ledaren inte bara elektromagnetisk energi, utan bestämmer också effektiviteten och stabiliteten för signalöverföring och är en viktig del av signalöverföring.

Arbetsprincip:

Koaxialkablar leder växelström istället för likström, vilket innebär att det sker flera omkastningar i strömriktningen per sekund.

Om en vanlig tråd används för att överföra högfrekvent ström, kommer denna typ av tråd att fungera som en antenn som sänder ut radiosignaler utåt, vilket orsakar en förlust av signaleffekt och en minskning av styrkan på den mottagna signalen.

Konstruktionen av koaxialkablar är just för att lösa detta problem. Radion som sänds ut av den centrala ledningen är isolerad av ett nätledande skikt, som kan styra den utsända radion genom jordning.

Klassificering:

Beroende på tillverkningsmaterial och process finns det vanligtvis följande kategorier:

● Solid monofilamentledare:

Vanligtvis gjord av en enda solid koppar- eller aluminiumtråd;

Ger bättre elektrisk prestanda och används ofta för lägre frekvensapplikationer eller längre kabelavstånd

● Strandad ledare:

Genom ett antal små tråd vridna;

Mer flexibel och flexibel än solida ledare, lämplig för mobila eller ofta föränderliga applikationer.

● Kopparbelagt stål (CCS):

Stålkärnan ger styrka och hållbarhet, medan kopparskiktet ger de nödvändiga elektriska egenskaperna;

Det används ofta vid tillfällen där mekanisk styrka krävs.

● Försilvrad koppar:

Koppartråden är belagd med ett lager av silver, vilket kan förbättra ledarens ledningsförmåga och frekvensegenskaper.

Det används ofta i högfrekventa, hög precision eller militära standardkrav.

● Kadmium Kopparlegering:

Legerade ledare för applikationer offshore eller tuffa miljöer där ytterligare korrosionsbeständighet krävs;

Materialförkortningar legend-Conductor&Braid Material som visas i figur 3.

Hudeffekt

Hudeffekten, även känd som hudeffekten, uppstår när en växelström passerar genom en ledare. På grund av induktion, ju närmare den är ytan på ledarens tvärsnitt, desto tätare är fördelningen av elektroner.

Hudeffekten är i huvudsak ett fenomen av ojämn fördelning av växelström i en ledare. När frekvensen ökar tenderar strömmen att flyta på ledarens yta. Vid mikrovågsfrekvenser är denna effekt särskilt uttalad, vilket resulterar i en mycket högre strömtäthet på ytan av den centrala ledaren i en koaxialkabel än inuti.

△ Hudeffekt påverkar koaxialkabeln i följande aspekter:

① Öka motståndet och förlusten - Eftersom strömmen huvudsakligen flyter på ytan, reduceras den totala effektiva ledande arean, vilket gör att koaxialkabelns mittledare producerar större motstånd, vilket ökar överföringsförlusten.

② Uppvärmning - Strömmen som orsakas av högfrekvenssignalen är koncentrerad i ytflödet, vilket kommer att leda till en mer uppenbar termisk effekt, vilket ökar kabelns temperatur och påverkar signalens stabilitet och tillförlitlighet

③ Materialval - När du designar en koaxialkabel måste ledningsförmågan hos det centrala ledarmaterialet beaktas. Material med hög ledningsförmåga som silverkopparplätering kan effektivt minska motståndet och minska förlusten.

△För att mildra effekterna av hudeffekter inkluderar strategier för att hantera hudeffekter:

① Materialoptimering - välj material med hög ledningsförmåga för att minska motståndsförlusten. Med till exempel silverpläterade kopparledare kan silverskiktet ge hög ledningsförmåga, och på grund av hudeffekten behöver silvertjockleken bara några mikrometer.

② Ledardesign - Att optimera ledarnas struktur, som att använda tvinnade ledare, kan öka ytan och minska hudeffekten.

③ Kylsystem - För extremt högfrekventa applikationer, använd ett lämpligt kylsystem för att förhindra överhettning.

④ Anpassad kabel - Anpassa kabeldesign baserat på specifika applikationskrav, med hänsyn till flera faktorer som frekvens, effektnivå och överföringsavstånd.

Sammantaget är förståelse och hantering av hudeffekten avgörande för att säkerställa prestanda för högfrekvent signalöverföring ikoaxialkablar . Genom intelligent design och tillämpning av högkvalitativa material kan koaxialledningar fungera mer effektivt och därigenom stödja våra snabbt växande kommunikationsbehov. Det är dessa beslut som säkerställer att varje signal, från trådlös markkommunikation till satellitöverföring, kan sändas tydligt och tillförlitligt i komplexa och utmanande miljöer.