Вплив скін-ефекту на коаксіальний кабель

Коаксіальний кабель це тип електричного дроту та лінії передачі сигналу, зазвичай складається з чотирьох шарів матеріалу: внутрішній шар являє собою провідний мідний дріт, а зовнішній шар дроту оточений шаром пластику (використовується як ізолятор або діелектрик). ). Зовні ізолятора також є тонка сітка з провідного матеріалу (зазвичай міді або сплаву), а зовнішній шар провідного матеріалу використовується як зовнішня оболонка, як показано на малюнку 1, на малюнку 2 показано поперечний переріз коаксіального кабелю. кабель.

Коаксіальні кабелі використовуються для передачі високочастотних сигналів і мають відмінну перешкодозахисну здатність завдяки своїй унікальній структурі. Як важливий компонент сучасних систем зв'язку, він є артерією для передачі високочастотного сигналу; Серед них центральний провідник не тільки переносить електромагнітну енергію, але й визначає ефективність і стабільність передачі сигналу, а також є ключовою частиною передачі сигналу.

Принцип роботи:

Коаксіальні кабелі проводять змінний струм замість постійного, що означає, що в секунду відбувається кілька змін напрямку струму.

Якщо для передачі високочастотного струму використовується звичайний дріт, цей тип дроту діятиме як антена, яка випромінює радіосигнали назовні, спричиняючи втрату потужності сигналу та зменшення потужності прийнятого сигналу.

Конструкція коаксіальних кабелів якраз і покликана вирішити цю проблему. Радіо, що випромінюється центральним дротом, ізольовано сітчастим провідним шаром, який може контролювати випромінюване радіо через заземлення.

Класифікація:

Залежно від матеріалу виготовлення та процесу зазвичай існують такі категорії:

● Твердий моноволоконний провідник:

Зазвичай виготовляється з одного цільного мідного або алюмінієвого дроту;

Забезпечує кращі електричні характеристики та часто використовується для додатків із низькими частотами або більшої відстані кабелю

● Багатожильний провідник:

По ряду дрібних скручених дротів;

Більш гнучкі та гнучкі, ніж суцільні провідники, придатні для мобільних або часто змінних додатків.

● Обміднена сталь (CCS):

Сталевий сердечник забезпечує міцність і довговічність, тоді як мідний шар забезпечує необхідні електричні властивості;

Його часто використовують у випадках, коли потрібна механічна міцність.

● Посріблена мідь:

Мідний дріт покритий шаром срібла, що дозволяє поліпшити провідність і частотні характеристики провідника.

Він часто використовується у вимогах високої частоти, високої точності або військових стандартів.

● Кадмієво-мідний сплав:

Провідники зі сплавів для офшорних або суворих умов, де потрібна додаткова стійкість до корозії;

Легенда про абревіатури матеріалів - матеріал провідника та обплетення, як показано на малюнку 3.

Скін-ефект

Скін-ефект, також відомий як скін-ефект, виникає, коли змінний струм проходить через провідник. Внаслідок індукції, чим ближче до поверхні на поперечному перерізі провідника, тим щільніший розподіл електронів.

Скін-ефект — це, по суті, явище нерівномірного розподілу змінного струму в провіднику. Зі збільшенням частоти струм прагне протікати по поверхні провідника. На мікрохвильових частотах цей ефект особливо виражений, що призводить до значно вищої щільності струму на поверхні центрального провідника коаксіального кабелю, ніж усередині.

△ Скін-ефект впливає на коаксіальний кабель у таких аспектах:

① Збільште опір і втрати. Оскільки струм в основному тече по поверхні, загальна ефективна провідна площа зменшується, через що центральний провідник коаксіального кабелю створює більший опір, тим самим збільшуючи втрати при передачі.

② Нагрівання. Струм, викликаний високочастотним сигналом, зосереджується в поверхневому потоці, що призведе до більш очевидного теплового ефекту, тим самим підвищуючи температуру кабелю та впливаючи на стабільність і надійність сигналу.

③ Вибір матеріалу. При проектуванні коаксіального кабелю слід враховувати провідність матеріалу центрального провідника. Матеріали з високою провідністю, такі як посріблення, можуть ефективно зменшити опір і втрати.

△Щоб пом’якшити вплив шкірних ефектів, стратегії усунення шкірних ефектів включають:

① Оптимізація матеріалів - вибір матеріалів з високою провідністю для зменшення втрати опору. Наприклад, використовуючи посріблені мідні провідники, шар срібла може забезпечити високу провідність, а через скін-ефект товщина срібла становить лише кілька мікрометрів.

② Конструкція провідника – оптимізація структури провідників, наприклад використання багатожильних провідників, може збільшити площу поверхні та зменшити скін-ефект.

③ Система охолодження - Для застосування з надзвичайно високою частотою використовуйте відповідну систему охолодження, щоб запобігти перегріву.

④ Індивідуальний кабель - налаштуйте дизайн кабелю на основі конкретних вимог застосування, враховуючи численні фактори, такі як частота, рівень потужності та відстань передачі.

Загалом, розуміння скін-ефекту та керування ним має вирішальне значення для забезпечення ефективності передачі високочастотного сигналу вкоаксіальні кабелі . Завдяки інтелектуальному дизайну та застосуванню високоякісних матеріалів коаксіальні лінії передачі можуть працювати ефективніше, підтримуючи тим самим наші потреби в зв’язку, що швидко розвиваються. Саме ці рішення гарантують, що кожен сигнал, від наземного бездротового зв’язку до супутникової передачі, може передаватись чітко та надійно в складних і складних умовах.