Jaké jsou čtyři typy vodičů v přenosové linii?

Jednotlivý tuhý vodič

Vlastnosti

Jednotlivý tuhý vodič je nejzákladnějším typem vodiče. Je vyroben z jedné kovové hmoty (například měď nebo hliník) a má výhody jednoduché konstrukce a vysoké mechanické pevnosti. Díky své tuhé struktuře má při nízkých frekvencích dobré vodivostní vlastnosti a relativně rovnoměrné rozložení proudu. Může být použit například v některých krátkých vedeních, která vyžadují vysokou mechanickou pevnost a nízkou frekvenci (například některá vnitřní elektrická vedení).

S rostoucí frekvencí přenosu se však díky povrchovému efektu proud soustřeďuje na povrchu vodiče a materiál uvnitř tuhého vodiče není plně využit, což vedlo k odsunutí materiálu a může to omezit jeho nosnost proudu kvůli problémům s odvodem tepla při přenosu vysokých proudů.

Spletený vodič

Vlastnosti

Spletený vodič se skládá ze spojení několika drátů menšího průměru. Tato struktura zvyšuje ohebnost vodiče, usnadňuje instalaci a ohýbání a je vhodná pro vedení, která často musí být ohnutá nebo pohyblivá, jako jsou kabely v kabelemostech nebo napájecí kabely některých mobilních zařízení.

Kontakt mezi několika dráty spleteného vodiče do určité míry zvyšuje plochu odvodu tepla a pomáhá zlepšit nosnost proudu. Současně, protože každý malý drát lze považovat za samostatnou cestu proudu, při vysokých frekvencích povrchový efekt způsobí, že se proud soustředí na povrchu každého malého drátu, což je ekvivalentní zvýšení celkové efektivní vodivé plochy, což umožňuje lépe zvládat přenos vysokofrekvenčních signálů než jednotlivý tuhý vodič. Například v některých vysokofrekvenčních komunikačních kabelech se často používají spletené vodiče k zlepšení kvality přenosu signálů.

Dutý vodič

Vlastnosti

Uvnitř dutého vodiče je dutá struktura a proud se soustřeďuje hlavně na vnější povrchu vodiče. Tato struktura efektivně využívá povrchový efekt, při vysokofrekvenčním přenosu se totiž proud soustředí na povrchu, dutá část nemá podstatný vliv na přenos proudu, ale může snížit hmotnost vodiče a ušetřit materiál.

Duté vodiče mají určité uplatnění v některých přenosových systémech s přísnými požadavky na hmotnost (například vedení v leteckém průmyslu) nebo dlouhodobých visutých přenosových vedeních (k redukci tlaku vlastní váhy na stožár). Výroba dutých vodičů je však relativně složitá a jejich mechanická pevnost může být nižší než u tuhých vodičů, a proto je třeba v konstrukčním návrhu zohlednit opatření k zajištění dostatečné mechanické podpory.

Koaxiální vodič

Vlastnosti

Koaxiální vodič se skládá z vnitřního vodiče a vnějšího vodiče odděleného izolačním prostředkem. Vnější vodič je obvykle dutý válcový vodič, který obklopuje vnitřní vodič uprostřed. Tato struktura má dobré elektromagnetické štítící vlastnosti, vnitřní vodič přenáší signál, zatímco vnější vodič slouží nejen jako cesta pro návrat signálu, ale také k štítění externího elektromagnetického rušení.

Koaxiální vodiče jsou široce používány pro přenos vysokofrekvenčních signálů (například přenos televizních signálů, rychlý přenos dat v počítačových sítích atd.). Mohou efektivně přenášet vysokofrekvenční signály, snižovat úbytek signálu a externí rušení a zajišťovat kvalitu signálu. Náklady na koaxiální kabely jsou však relativně vysoké a s rostoucím vzdáleností přenosu je stále nutné brát v úvahu úbytek signálu.