Was ist der Signalträger in einem Koaxialkabel?

In Koaxialkabeln breitet sich das HF-Signal im TEM-Modus sowohl auf der Außenseite des Innenleiters als auch auf der Innenseite des Außenleiters (Schirm) aus, wenn der Eingangsgenerator (Antenne, Signal usw.) und die Ausgangslast mit dem Koaxialkabel übereinstimmen Kabelimpedanz. Wellenleiter haben keinen Mittelleiter und arbeiten entweder im TE- oder TM-Modus und haben Grenzfrequenzen. Wenn das Koaxialkabel von hoher Qualität ist und eine Abschirmung von annähernd 99 % hat, gibt es, wenn überhaupt, nur sehr wenig Ein- und Austritt des Signals. Wenn die Frequenz höher wird, UHF und darüber, wandert das Rf-Signal hauptsächlich auf der Außenfläche des Innenleiters und auf der Innenfläche des Außenleiters (Abschirmung). Dies ist der sogenannte „Skin-Effekt“, bei dem das HF-Signal nicht tief in den Leiter eindringt. Es wird stärker, je höher die Frequenz wird. Wenn eingegeben, Kabel und Last sind alle aufeinander abgestimmt, die beiden Signalpfade sind an jedem endlichen Punkt entlang des Kabels von entgegengesetzter Polarität, da HF Wechselstrom ist und Wechselstrom einen Rückweg von der Last zum Generator erfordert. Dasselbe gilt auch für parallele Freileitungsübertragungsleitungen. Die Impedanz eines Koaxialkabels wird durch den Durchmesser des Innenleiters, den Innendurchmesser des Außenleiters, den Abstand zwischen ihnen und die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials bestimmt. Dies ist ein Rechner für die Impedanz von Koaxialkabeln. Impedanz[ Die Impedanz eines Koaxialkabels wird durch den Durchmesser des Innenleiters, den Innendurchmesser des Außenleiters, den Abstand zwischen ihnen und die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials bestimmt. Dies ist ein Rechner für die Impedanz von Koaxialkabeln. Impedanz[ Die Impedanz eines Koaxialkabels wird durch den Durchmesser des Innenleiters, den Innendurchmesser des Außenleiters, den Abstand zwischen ihnen und die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials bestimmt. Dies ist ein Rechner für die Impedanz von Koaxialkabeln. Impedanz[https://www.pasternack.com/t-calculator-coax-cutoff.aspx] Ich habe keine Verbindung zu diesem Link, außer dass es praktisch ist. 2010Hochspannung

Ich denke, der Kern Ihrer Frage wird durch den Kommentar von pjc50 angesprochen:

Man kann nicht wirklich sagen, dass der Strom und die EM-Wellen „getrennt“ sind, da jeder Strom zwangsläufig ein EM-Feld induziert. Und über "Informationen" zu sprechen, ist auch eine Ablenkung; es trägt ein Signal, und wie Sie das interpretieren, bleibt Ihnen überlassen.

Aber lassen Sie mich ein wenig näher darauf eingehen.

Alle klassischen elektromagnetischen Phänomene werden durch die Maxwell-Gleichungen modelliert. Nicht nur Strahlung durch die Luft und Antennen, sondern auch digitale und analoge Schaltungen. Aber die Maxwell-Gleichungen sind sehr kompliziert zu verstehen, daher reduzieren wir sie in vielen Fällen auf einen einfacheren Satz von Gleichungen, der eine Teilmenge von Phänomenen genau beschreiben kann.

Wenn beispielsweise bei der Annäherung an konzentrierte Schaltungen die Abmessungen einer Schaltung viel kleiner sind als die Wellenlänge, die mit allen in der Schaltung vorhandenen Signalfrequenzen verbunden ist, können wir die Kirchhoffschen Gesetze und die IV-Eigenschaften jeder Komponente verwenden, um die Schaltung zu modellieren.

Übertragungsleitungen sind zu groß für die Annäherung an konzentrierte Schaltkreise, aber wir können immer noch einfachere Gleichungen als die von Maxwell verwenden, um sie zu lösen. Wir erhalten die Gleichungen des Telegraphen , die das Verhalten einer Übertragungsleitung in Bezug auf Spannung und Strom beschreiben, obwohl das elektrostatische Potential (auch bekannt als "Spannung") nur für statische Schaltungen (wo es keine Zeitvariation gibt) genau richtig definiert ist. Trotz dieser theoretischen Einschränkung geben diese Gleichungen für viele Zwecke ein angemessenes Modell einer Übertragungsleitung.

Aber das bedeutet nicht, dass wir nicht auch die Maxwell-Gleichungen verwenden können, um eine Übertragungsleitung zu modellieren, und tatsächlich wird dies ein "korrekteres" Ergebnis liefern. Dies würde bedeuten, die elektrischen und magnetischen Felder im Dielektrikum zusammen mit den Strömen in den Leitern zu modellieren (aber niemals auf eine "Spannung" in einem der Leiter verweisen).

Wenn Leute sagen, dass sich das Signal in einem Koaxialkabel tatsächlich in den Feldern im Dielektrikum befindet, beziehen sie sich im Wesentlichen darauf – dass die Maxwell-Gleichungen das grundlegendere Modell sind und die Telegraphengleichungen eine Vereinfachung sind, die uns oft zu einem führt adäquate Lösung mit weniger Aufwand, sind aber nicht so gut theoretisch fundiert.

Um festzustellen, wohin ein Signal übertragen wird, kann man den sogenannten Poynting-Vektor ( S ) auswerten. Sie repräsentiert die Energieflussdichte an einem Punkt. Er wird aus den Feldern E und B berechnet :

Wenn Sie diesen Vektor über einen bestimmten Bereich integrieren, wissen Sie, wie viel Energie durch diesen Bereich fließt.

Diese Berechnungen wurden für Koax durchgeführt; Wikipedia sagt:

An die Last gelieferte elektrische Energie fließt vollständig durch das Dielektrikum zwischen den Leitern. In den Leitern selbst fließt sehr wenig Energie, da die elektrische Feldstärke nahezu Null ist.

Ich sage, das Signal wandert außerhalb des Kerndrahts - aber innerhalb der dialektischen Isolierung. Da die dialektische Isolierung Widerstand gegen das Eindringen ist. Sobald sie sich außerhalb der inneren dialektischen Isolierung befindet, ist es eine andere Situation >