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羅森伯格陪你做車載 ——車載射頻高速連接器之趨膚效應

2019-01-04 21:54:17·  來源：張啟帆 羅森伯格汽車電子  
　
最近，羅森伯格高壓產品大客戶經(jīng)理周同昌先生解讀了關于電磁屏蔽測試的理論知識和三同軸測試系統(tǒng)，文章受到了大家的一致好評。作為《高壓連接器電磁屏蔽測試》系
 
最近，羅森伯格高壓產品大客戶經(jīng)理周同昌先生解讀了關于電磁屏蔽測試的理論知識和三同軸測試系統(tǒng)，文章受到了大家的一致好評。作為《高壓連接器電磁屏蔽測試》系列文章的兄弟篇，近期我們也將連載《羅森伯格陪你做車載》系列文章。此次我們有幸邀請到羅森伯格應用工程師張啟帆先生和大家分享《車載射頻高速連接器之趨膚效應》。我們期待與業(yè)界同仁共同交流前沿技術，探討行業(yè)發(fā)展趨勢。歡迎大家持續(xù)關注周工和張工系列文章。小編閑話少續(xù)，請大家閱讀今天的文章。
對于射頻高速通道，有兩個因素決定了最終傳輸效果的優(yōu)劣。一是信號傳輸時經(jīng)過連接器線纜等介質時的自身特性表現(xiàn)，包含了整體信號集成的有關項，重點在信號本身和信號之間；另一因素是抵擋所處空間電磁干擾的能力，重點在單/多信號與外界環(huán)境之間的關系，也就是周工系列文章所涉及的內容。我主要根據(jù)信號自身特性的相關技術知識，盡量從各現(xiàn)象的物理學意義角度做通俗解釋，羅列簡單數(shù)學公式。
 
在討論其它問題之前，我們必須要先介紹在射頻傳輸中的一種基本常見現(xiàn)象——趨膚效應。趨膚效應指，導體通過高頻電流時,在導體截面中,存在邊緣部分電流密度大,中心部分電流密度小的現(xiàn)象。為何會與直流電流不同，出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？
 
參考下圖，在射頻信號傳播時，傳輸通道中有一瞬時增大的射頻交變電流I，其在空間產生強度不斷增大的磁場B，由于B的增大，空間會產生阻礙其變化的反向感應磁場，形成無數(shù)股渦流i，此時通道中心部的電流被渦流逐漸抵消，邊緣部的電流被渦流增強，出現(xiàn)電流沿導體表面運動的現(xiàn)象。
且電流頻率越高，趨膚深度愈小。當電磁波/高頻交變電流入射良導體表面時，趨膚深度有如下公式：
在電磁學領域，人類最早受到的啟發(fā)都來自于力學。比如電子間作用力的力學效應，著名的流體力學家、數(shù)學家賀拉斯·蘭姆 (Horace Lamb)于1883年在《自然科學會報》發(fā)表了一篇論文“關于球形導體中的電運動”( “On Electrical Motions in a Spherical Conductor”)。他通過應用麥克斯韋方程組，系統(tǒng)理論性地解釋了球形導體中震蕩電流流動的問題，后來被廣泛認知為趨膚效應，但他的解釋只限于球殼狀的導體。
摘自“On Electrical Motions in a Spherical Conductor”
 
1885年，另一位廣為人知的大神奧利弗·赫維賽德(Oliver Heaviside)創(chuàng)立矢量微積分，用該方式將麥克斯韋方程組精簡為4個，此后得以將趨膚效應的系統(tǒng)解釋推廣到任何形狀的導體。奧利弗本身也是個極具特色的人，他最早做電報員，后轉為“工程師”，自學微積分，繼而又在數(shù)學上做出原創(chuàng)性成就，他是那些夢想從技術工程師又上升為理論研究人員朋友的不二典范。
 
趨膚效應是射頻傳輸理論的基礎和相關設計中的指引者。說它是基礎，因為后續(xù)系列文章會反復引用并印證這一現(xiàn)象，涉及特性阻抗，插入損耗等。說它是指引者，因為它指明了產品設計中的關注點，合適的導體外徑，導體電鍍層品質，對配界面等等。
 
說到電鍍層品質，羅森伯格深諳其理。與直流或低頻信號不同，高頻信號僅沿導體表面?zhèn)鞑ィ婂兂绊憣ε涞葯C械性能外，最重要的是直接決定了高頻信號傳輸品質，在這種關鍵領域，羅森伯格向來選擇自主把控，因此，連接器金屬零件電鍍都會在羅森伯格內部進行，我們不外協(xié)，有自己的大型電鍍車間。
老電鍍車間
新電鍍車間
為了把電鍍做得更好，在不斷研究的基礎下，羅森伯格還開發(fā)注冊了自己的鍍金品牌AuroDur®，目前您使用的羅森伯格車載產品，鍍金層都使用的是AuroDur®
總結下來，它與普通鍍層相比，具有如下特性與優(yōu)勢：
關于AuroDur®本身，我在后續(xù)系列文章中會專門介紹，歡迎關注。下一篇，我們會帶來一個重要評價參數(shù)的介紹——特性阻抗，說了這么多，你對羅森伯格連接器的印象是什么？“別問，問就是買”
 
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