到底什么是趋肤效应？

在天线/电磁波以及信号处理等领域，我们经常会遇到一个叫趋肤效应的现象。

啥叫“趋肤效应”？

通俗地来说，就是当信号的频率很高时，电流更愿意沿着导体的表面走，而不是均匀地穿过整个材料。这样一来，导体中间的部分就几乎不参与导电了，只有表面在忙活。

不知道各位是否有在流动的河水中游泳的经历，在水面附近，你可以感觉到水流速很快，但当你潜入更深的水域时，水流似乎减弱了，这跟趋肤效应有点类似。

为了准确描述趋肤效应，就有了“趋肤深度”的概念，是描述这种电流只在表面流动的厚度，也是传输路径的有效厚度。

具体来说，如果我们考虑一个电场，在自由空间中具有初始幅度 E0，当它穿透到一个良导体内部时，其幅度开始逐渐降低。电场深入到导体内部的特定距离，恰好在这个点上，电场的幅度降低到了初始值的1/e，即原来电场强度的36.8%时，这个距离就是我们所说的趋肤深度。

趋肤深度 δ 通常可按如下公式进行计算：

其中， ? 是频率，?是电导率。而这里的? 就是指电场强度衰减到1/e 时的深度。

在直流电下，频率为0Hz，根据公式，可以简单理解为 ? 无穷大，即整个导体都在导电。但是到了无波这样的高频，频率 ? 越大，电流越集中在表面活动了，电流密度从表面向内部逐渐减小，到了一定深度，电流几乎为零。

下图描述的是射频信号的传导，红色表示最大的电流密度，蓝色表示没有射频信号。

因此，在设计微带线或其他高频电路时，我们得特别注意趋肤深度对材料选择、导体尺寸设计的影响。比如，选择导体的厚度，就得根据趋肤深度来。如果厚度选得太厚，不仅浪费材料，而且对于减少损耗也没什么帮助。

感谢阅读！

欢迎加入我们的社群，海量资源，持续更新900+天！