趨膚效應

對于每個(gè)電氣參數，必須考慮其數值有效時(shí)的頻率范圍。傳輸線(xiàn)的串聯(lián)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(huà)出了RG-58/U和等效串聯(lián)電阻與頻率的函數曲線(xiàn)。圖中采用對數坐標軸。圖4.10以相同的坐標軸繪出了感抗WL的曲線(xiàn)。

當頻率低于W=R/L時(shí)，電阻超過(guò)感抗，電纜表現為一個(gè)RC傳輸線(xiàn)。當頻率高于W=R/L時(shí)，電纜是一個(gè)低損耗傳輸線(xiàn)。

當頻率高于0.1MHZ時(shí)，串聯(lián)電阻開(kāi)始增大。這導致更多的衰減，但相位保持線(xiàn)性。這種電阻的增加稱(chēng)為趨膚效應（SKIN EFFECT）。

傳播因數的實(shí)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奈培等于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，相對于RC區域和趨膚效應區域，低損耗區域非常窄。

是什么導致了趨膚效應，它與導體外表層有什么關(guān)系呢？

1、趨膚效應的機理

在低頻時(shí)，電流在導體內部的分布密度是均勻的。從導線(xiàn)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(shí)，導線(xiàn)表面的電流密度變大，而中心區域幾乎沒(méi)有電流流過(guò)。電流分布的變化如圖4.12所示，低頻時(shí)電流均勻地填滿(mǎn)整個(gè)導線(xiàn)，高頻時(shí)電流只從接近導線(xiàn)表面的地方流過(guò)。

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

自然對稱(chēng)的形狀可以阻止電流在環(huán)間流動(dòng)，所以必須無(wú)誤差地切割，所有電流絕對平行于導線(xiàn)的中心軸。

現在導線(xiàn)被切成許多環(huán)，我們可以分別考慮每個(gè)環(huán)的電感?？拷行牡沫h(huán)，像長(cháng)而薄的管道，比外部的環(huán)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(guò)。因此，高頻條件下可以預計從外環(huán)通路流過(guò)的電流比內環(huán)更多。實(shí)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于各個(gè)環(huán)管電感的預測作用更顯著(zhù)，實(shí)際上，環(huán)管間的互感也迫使電流緊貼著(zhù)導線(xiàn)的外表面流過(guò)。

電流滲透的平均深度，稱(chēng)為趨膚深度。在高頻條件下，趨膚深度是相當薄的。隨著(zhù)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、導體的磁介系數U、電阻系數P的函數：