集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對同軸電纜特性的影響
發(fā)布時間:2021-12-07 09:04瀏覽次數(shù):
在討論對稱同軸電纜回路一次參數(shù)時,曾介紹了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)兩種現(xiàn)象,由于結(jié)構(gòu)不同,在同軸電纜中,這兩種效應(yīng)所引起的電流重新分情況與對稱電纜有很大不同。上面我們已經(jīng)說過,外導體(空心圓柱)的內(nèi)部是沒有磁場的,因而就不會對內(nèi)導體產(chǎn)生鄰近效應(yīng)的影響。所以內(nèi)導體的電流密度分布就取決于集膚效應(yīng),在內(nèi)導體的中心,渦流Is的方向與工作電流方向相反,合成電流為(I。-I。);而在內(nèi)導體的表面,渦流的方向與工作電流的方向相同,合成電流為(I。+I。)。因此,隨著頻率的不斷提高,電流幾乎僅從內(nèi)導體的表面通過。
內(nèi)導體中電流密度分布情況 外導體中的電流密度分布情況
在沒有內(nèi)導體a的情況下,外導體b內(nèi)的電流,也由于集膚效應(yīng)作用,如同實心導體一樣,電流集中在外導體的外表面上流通。但存在著內(nèi)導體,由于鄰近效應(yīng)的影響,內(nèi)導體a中產(chǎn)生的交變磁場,在空心外導體b的橫截面感應(yīng)出渦流I,在外導體的內(nèi)表面,渦流和工作電流的方向是一致的(Ii+Ia);在外導體的外表面則渦流和工作電流方向是相反的(I-Ig)。這樣,使外導體中的電流密度,愈接近于內(nèi)表面就愈大,如
。
由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)作用的結(jié)果,同軸電纜回路的電流的分布是分別集中在兩個導體相向的表面上,頻率愈高,則電流愈向著內(nèi)導體的外表面和外導體的內(nèi)表面集中。
由鄰近回路或其它的干擾源產(chǎn)生的高頻干擾電磁場作用于同軸電纜時,正象集膚效應(yīng)一樣,干擾電流也不是分布在整個截面上,而是集中在外導體的對著干擾電源那一面的外表面上。隨著頻率的不斷提高,集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)更加顯著,因此工作電流愈趨于內(nèi)導體的外表面,和外導體的內(nèi)表面,而干擾電流愈趨于外導體外表面如圖3.17使得外導體中的工作和干擾電流分開,使傳輸信號電流不受干擾。所以同軸管的外導體不僅是傳輸回路的回歸導體,同時也是起著屏蔽的作用。
但是,在直流或低頻情況下,這時電流通過導體的全部被面,同軸電纜回路的抗干擾的特點便消失了。為了防止低頻對同軸電纜回路的干擾,所以在同軸電纜管的外導體上,另外包上兩層鍍錫鋼帶屏蔽體。
綜上所述,同軸電纜不適應(yīng)于低頻通信,一般同軸電纜的通信頻帶,對小同軸在60千赫以上,對中同軸則在 300 千赫以上。
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