21、皮肤效应对传输线性能的影响及相关特性分析

皮肤效应对传输线性能的影响及相关特性分析

1. 皮肤效应对TDR测量的影响

皮肤效应会增加传输线的串联电阻，进而影响TDR（时域反射计）测量结果。在TDR测量中，第一个平台的斜率会因皮肤效应而增大。对于受皮肤效应影响的传输线，TDR第一个平台的斜率起始时比仅由直流电阻预测的更陡，这对应于上升沿相关频率下线路的大交流（皮肤效应）电阻。随着时间推移，斜率会逐渐减小到对应于低于特定频率时线路直流电阻的更适中值。

在皮肤效应区域内，任何特定时间尺度(t)上的斜率大致可由公式[3.89]表示，用对应于大约(0.35/t)Hz频率的皮肤效应电阻(R_{AC})[2.44]替代(R_{0e})。对于任何开路传输线，TDR响应的第二个平台显示的信号是经过线路两次传输（到达远端然后反射回来）的结果，该反射信号的上升沿和下降沿会出现明显的色散。

要点总结：皮肤效应会使TDR测量出现向上倾斜，初始斜率陡峭，然后逐渐变为较平缓的上升。

2. 传播系数（皮肤效应区域）

传播系数在不同频率区域有不同的特性。在低于(\omega_{r,c})的RC区域，传播系数的实部（衰减的对数）和虚部（相位，单位为弧度）都与频率的平方根成正比上升。高于(\omega_{r,c})时，虚部（相位）随频率线性增长，而实部（衰减）以较小斜率向右弯曲。由于皮肤效应的起始点与LC模式的起始点非常接近，实部没有足够的空间形成真正的恒定损耗曲线。在高于特定频率的皮肤效应区域，实部再次向上转折，表明衰减（以dB为单位）与频率的平方根成正比。

在皮肤效应区域，与LC区域一样，相位和衰减的解耦使得可以构建具有极大相位延迟但衰减非常低的线路。在皮肤效应区域使用终端来减轻长传输线上的