趨膚效應

2021-01-15 電子產品世界

對於每個電氣參數，必須考慮其數值有效時的頻率範圍。傳輸線的串聯電阻也不例外。與其他參數一樣，它也是頻率的函數。圖4.10畫出了RG-58/U和等效串聯電阻與頻率的函數曲線。圖中採用對數坐標軸。圖4.10以相同的坐標軸繪出了感抗WL的曲線。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/187910.htm

當頻率低於W=R/L時，電阻超過感抗，電纜表現為一個RC傳輸線。當頻率高於W=R/L時，電纜是一個低損耗傳輸線。

當頻率高於0.1MHZ時，串聯電阻開始增大。這導致更多的衰減，但相位保持線性。這種電阻的增加稱為趨膚效應（SKIN EFFECT）。

傳播因數的實部和虛部（（R+JWL）（JWC））1/2在圖4.11中繪出，損耗單位為標培，相位單位為RAD（弧度）。1奈培等於8.69DB的損耗。圖中顯示了RC區域、固定衰減區域和趨膚效應區域。如圖所示，相對於RC區域和趨膚效應區域，低損耗區域非常窄。

是什麼導致了趨膚效應，它與導體外表層有什麼關係呢？

1、趨膚效應的機理

在低頻時，電流在導體內部的分布密度是均勻的。從導線的截面圖看，中心和邊緣區域電流的流量是相同的。

在高頻時，導線表面的電流密度變大，而中心區域幾乎沒有電流流過。電流分布的變化如圖4.12所示，低頻時電流均勻地填滿整個導線，高頻時電流只從接近導線表面的地方流過。

為了形象地證明高頻條件下電流的分布，首先假設導線縱向切成多層同心的長管，就像樹樁上的年輪。

自然對稱的形狀可以阻止電流在環間流動，所以必須無誤差地切割，所有電流絕對平行於導線的中心軸。

現在導線被切成許多環，我們可以分別考慮每個環的電感。靠近中心的環，像長而薄的管道，比外部的環有更大的電感。我們知道，在高頻條件下，電流將從電感更低的通路流過。因此，高頻條件下可以預計從外環通路流過的電流比內環更多。實際上正是如此。在高頻條件下，絕大多數的電流聚集在靠近導體的外表面。

趨膚效應的作用力甚至比僅僅基於各個環管電感的預測作用更顯著，實際上，環管間的互感也迫使電流緊貼著導線的外表面流過。

電流滲透的平均深度，稱為趨膚深度。在高頻條件下，趨膚深度是相當薄的。隨著向內部的接近，在趨膚效應作用下，導體內部電流密度按指數規律下降，平均電流深度是頻率W、導體的磁介係數U、電阻係數P的函數：


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    很多新奇的不同於傳統厄米體系的現象，如能譜對邊界條件的敏感性、傳統體邊對應的失效等，都自源於體系存在非厄米趨膚效應（Non-Hermitian skin effect），即開邊界條件下與體系格點數同量級的體態局域在邊界上。非厄米趨膚效應的出現條件及其本質來源成為非厄米能帶系統的核心問題。
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