อิทธิพลของผลกระทบทางผิวหนังต่อสายโคแอกเชียล

สายโคแอกเซียล เป็นสายไฟฟ้าและสายส่งสัญญาณชนิดหนึ่ง มักประกอบด้วยวัสดุ 4 ชั้น ชั้นในสุดเป็นลวดทองแดงนำไฟฟ้า และชั้นนอกของเส้นลวดล้อมรอบด้วยชั้นพลาสติก (ใช้เป็นฉนวนหรือฉนวนไฟฟ้า) ). นอกจากนี้ยังมีตาข่ายบาง ๆ ของวัสดุนำไฟฟ้า (โดยปกติคือทองแดงหรือโลหะผสม) ด้านนอกฉนวน และชั้นนอกของวัสดุนำไฟฟ้าถูกใช้เป็นผิวด้านนอก ดังแสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 2 แสดงหน้าตัดของโคแอกเซียล สายเคเบิล

สายโคแอกเชียลใช้สำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูงและมีความสามารถในการป้องกันการรบกวนได้ดีเยี่ยมเนื่องจากมีโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ เนื่องจากเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบการสื่อสารสมัยใหม่ จึงเป็นหลอดเลือดแดงสำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง ในหมู่พวกเขา ตัวนำกลางไม่เพียงแต่นำพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังกำหนดประสิทธิภาพและความเสถียรของการส่งสัญญาณ และเป็นส่วนสำคัญของการส่งสัญญาณ

หลักการทำงาน:

สายโคแอกเชียลนำไฟฟ้ากระแสสลับแทนไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งหมายความว่ามีการกลับทิศทางของกระแสต่อวินาทีหลายครั้ง

หากใช้สายไฟธรรมดาเพื่อส่งกระแสความถี่สูง สายไฟประเภทนี้จะทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศที่ส่งสัญญาณวิทยุออกไปด้านนอก ทำให้สูญเสียกำลังของสัญญาณ และความแรงของสัญญาณที่ได้รับลดลง

การออกแบบสายโคแอกเซียลมีไว้เพื่อแก้ไขปัญหานี้อย่างแม่นยำ วิทยุที่ปล่อยออกมาจากสายกลางจะถูกแยกออกโดยชั้นตาข่ายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถควบคุมวิทยุที่ปล่อยออกมาได้โดยการต่อสายดิน

การจัดหมวดหมู่:

โดยปกติจะมีประเภทต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุและกระบวนการผลิต:

● ตัวนำโซลิดโมโนฟิลาเมนต์:

มักทำจากลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมแข็งเส้นเดียว

ให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีกว่า และมักใช้สำหรับการใช้งานที่มีความถี่ต่ำหรือระยะทางสายเคเบิลที่ยาวขึ้น

● ตัวนำตีเกลียว:

โดยบิดลวดเล็กๆ จำนวนหนึ่ง;

มีความยืดหยุ่นและยืดหยุ่นมากกว่าตัวนำไฟฟ้าแบบแข็ง เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเคลื่อนที่หรือมีการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง

● เหล็กเคลือบทองแดง (CCS) :

แกนเหล็กให้ความแข็งแรงและความทนทาน ในขณะที่ชั้นทองแดงให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าตามที่ต้องการ

มักใช้ในโอกาสที่ต้องการความแข็งแรงทางกล

● ทองแดงชุบเงิน:

ลวดทองแดงเคลือบด้วยชั้นเงินซึ่งสามารถปรับปรุงลักษณะการนำไฟฟ้าและความถี่ของตัวนำได้

มักใช้ในข้อกำหนดความถี่สูง ความแม่นยำสูง หรือมาตรฐานทางการทหาร

● โลหะผสมทองแดงแคดเมียม:

ตัวนำโลหะผสมสำหรับการใช้งานนอกชายฝั่งหรือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งจำเป็นต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มเติม

คำอธิบายคำย่อของวัสดุ - วัสดุตัวนำและถักเปียดังแสดงในรูปที่ 3

ผลกระทบต่อผิวหนัง

ผลกระทบทางผิวหนังหรือที่เรียกว่าผลกระทบทางผิวหนัง เกิดขึ้นเมื่อกระแสสลับไหลผ่านตัวนำ เนื่องจากการเหนี่ยวนำ ยิ่งอยู่ใกล้พื้นผิวบนหน้าตัดของตัวนำมากเท่าใด การกระจายตัวของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งหนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น

ผลกระทบของผิวหนังโดยพื้นฐานแล้วเป็นปรากฏการณ์ของการกระจายกระแสไฟ AC ภายในตัวนำที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น กระแสมีแนวโน้มที่จะไหลบนพื้นผิวของตัวนำ ที่ความถี่ไมโครเวฟ เอฟเฟกต์นี้เด่นชัดเป็นพิเศษ ส่งผลให้ความหนาแน่นกระแสบนพื้นผิวของตัวนำกลางของสายโคแอกเชียลสูงกว่าด้านในมาก

△ เอฟเฟกต์สกินส่งผลต่อสายโคแอกเชียลในด้านต่อไปนี้:

1 เพิ่มความต้านทานและการสูญเสีย - เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลบนพื้นผิวเป็นหลัก พื้นที่นำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพโดยรวมจึงลดลง ทำให้ตัวนำที่อยู่ตรงกลางของสายโคแอกเซียลมีความต้านทานมากขึ้น ส่งผลให้การสูญเสียการส่งสัญญาณเพิ่มขึ้น

2. การทำความร้อน - กระแสที่เกิดจากสัญญาณความถี่สูงจะกระจุกตัวอยู่ในการไหลของพื้นผิว ซึ่งจะนำไปสู่ผลกระทบทางความร้อนที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้อุณหภูมิของสายเคเบิลเพิ่มขึ้น และส่งผลต่อความเสถียรและความน่าเชื่อถือของสัญญาณ

3 การเลือกใช้วัสดุ - เมื่อออกแบบสายโคแอกเซียล จะต้องพิจารณาความนำไฟฟ้าของวัสดุตัวนำกลางด้วย วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง เช่น การชุบทองแดงด้วยเงิน สามารถลดความต้านทานและลดการสูญเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ

△เพื่อลดผลกระทบของผลกระทบทางผิวหนัง กลยุทธ์ในการจัดการกับผลกระทบทางผิวหนัง ได้แก่:

1 การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุ - การเลือกวัสดุที่มีการนำไฟฟ้าสูงเพื่อลดการสูญเสียความต้านทาน ตัวอย่างเช่น การใช้ตัวนำทองแดงชุบเงิน ชั้นเงินสามารถให้ค่าการนำไฟฟ้าได้สูงและเนื่องจากผลกระทบที่ผิวหนัง ความหนาของเงินจึงต้องการเพียงไม่กี่ไมโครเมตรเท่านั้น

2 การออกแบบตัวนำ - การปรับโครงสร้างของตัวนำให้เหมาะสม เช่น การใช้ตัวนำตีเกลียว สามารถเพิ่มพื้นที่ผิวและลดผลกระทบของผิวหนัง

3 ระบบทำความเย็น - สำหรับการใช้งานที่มีความถี่สูงมาก ให้ใช้ระบบทำความเย็นที่เหมาะสมเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

④ สายเคเบิลแบบกำหนดเอง - ปรับแต่งการออกแบบสายเคเบิลตามความต้องการการใช้งานเฉพาะ โดยพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น ความถี่ ระดับพลังงาน และระยะการส่งข้อมูล

โดยรวมแล้ว การทำความเข้าใจและการจัดการผลกระทบของผิวหนังถือเป็นสิ่งสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพของการส่งสัญญาณความถี่สูงสายโคแอกเซียล - ด้วยการออกแบบที่ชาญฉลาดและการประยุกต์ใช้วัสดุคุณภาพสูง สายส่งโคแอกเซียลสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงรองรับความต้องการด้านการสื่อสารที่พัฒนาอย่างรวดเร็วของเรา การตัดสินใจเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าทุกสัญญาณ ตั้งแต่การสื่อสารไร้สายภาคพื้นดินไปจนถึงการส่งผ่านดาวเทียม สามารถส่งได้อย่างชัดเจนและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและท้าทาย