屏蔽和趋肤深度

以下短文是关于屏蔽层、利兹线、编织线和趋肤深度的内容。原著:W8JI

屏蔽是如何工作的?

我们偶尔会听说,在屏蔽环或同轴电缆上的非铁质“屏蔽层”中,时变磁场会穿透它,而电场则被阻挡。以下是一个容易复现的实验,展示薄铜壁在射频下的行为。

下图,我使用了一个10英寸见方的、约0.015英寸厚的铜片。一个标准的BNC连接器被焊接在这块铜板的中心。(前景下方显示了两个直径约为1/2英寸的小型磁场拾取线圈)…

下图。铜片的背面有两个标签,它们直接位于BNC连接器连接点的对面。这些标签标记了BNC中心引脚和屏蔽引脚的确切位置…

这些标签为在铜片后壁上与BNC连接器直接相对的测量提供了一个参考点。只有一层非常薄的铜壁,厚度仅为0.015英寸(15/1000英寸),将后端的端子与前面的BNC连接器连接点隔开。

测量

能量能否直接通过这层15/1000英寸厚的铜壁流动?信号如何到达墙壁的另一侧?为了回答这些问题,我们可以在铜片上进行两项基本测量。

1、我们可以直接将信号注入铜片,并通过探头直接读取电位;

2、我们可以使用一个小耦合环进行注入,并使用类似的耦合环进行检测;

我们可以移动探头和耦合环在表面上的位置,以绘制信号电平图。

我用来测量电平变化的最方便的设备是我的频谱分析仪,它具有标记差值功能。通过在注入点放置一个探头(此处注入高电平信号),并将标记差值功能归零,我们可以直接读取其他点的信号电平差异。

下图,在铜片上以英寸为单位标记。。。。

下图。分析仪探针已连接,并按下标记归零按钮。现在我们有一个零dB的参考电平。。。

下图。探头横向移动一英寸。分析仪指示信号电平变化。。。

下图。探头接触点向外移动,分析仪再次指示电平变化。。。

测量连接点会围绕整个区域每次移动一英寸,直到到达后部。最后一次测量是在信号源输入连接器正后方的两个端子处。

你认为发电机连接点正后方有多少信号?这个点只有0.015英寸的铜壁厚度分隔着端子。你认为直接通过0.015英寸厚的铜壁的路径会比横向移动一英寸(信号需要先横向流动一英寸到一个端子,然后再横向流动回来,总共两英寸)的路径电平更高吗?直接通过铜壁0.030英寸的往返路径是否比至少两英寸的横向路径衰减更小?

在500kHz时,观察到以下读数:

我们观察到信号水平逐渐向边缘降低。当我们绕到另一侧时,发现通过非常薄的铜壁直接无法测量到信号!

这证明了铜的趋肤深度阻止了与远端的耦合。这种隔离效果就像背面完全与前面隔离一样好,当然除了边缘溢出的部分。

当使用小环探针代替直接连接时,会发生什么?小环探针在6.5 MHz时发生谐振。一个环固定在中心,另一个环沿着表面移动。环始终对准以获得最大读数。在6.5 MHz时获得了以下读数:

超过几个趋肤深度的厚度的导电壁,无论是时变的磁通量还是时变的电通量都无法直接穿过。带屏蔽或同轴环仅从外壁接收信号,间隙成为馈电点。

我们的手册是正确的。同轴电缆的外壁是一个“第三导体”,外壁通过趋肤效应与内部屏蔽壁隔离。

作者:南峰说

HWRD

发表评论

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注