Grundlagen der Radartechnik

Der Skineffekt

Dass sich außerhalb von stromdurchflossenen Leitern ein Magnetfeld aufbaut, ist als bekannt vorauszusetzen. Auch im Innern eines Leiters baut sich ein Magnetfeld auf und wechselt periodisch seine Richtung. Durch die Änderung des Magnetfeldes werden aber Ströme erzeugt, die das Magnetfeld ringförmig umschließen. Dadurch schwächen sie den Primärstrom im Innern des Leiters nahe der Mittelachse, während die Wirbelströme in der Nähe der Oberfläche den Primärstrom verstärken.

Wechselströme werden durch die Bildung von Wirbelströmen im Leitungsinnern zur Leiteroberfläche verdrängt. Dieses Phänomen bezeichnet man als Skineffekt.

Wechselströme werden durch die Bildung von Wirbelströmen im Leitungsinnern zur Leiteroberfläche verdrängt. Dieses Phänomen bezeichnet man als Skineffekt.

Je höher die Frequenz ist desto stärker ist dieser Skineffekt ausgeprägt. Der Skineffekt verkleinert den effektiv genutzten Leitungsquerschnitt. Der Stromfluss ist auf eine dünne Schicht an den Oberflächen der Leiter begrenzt und nimmt exponentiell mit dem Abstand von der Oberfläche ab.

Durch die Verringerung des effektiv genutzten Leitungsquerschnittes erhöht sich der Widerstand der Leitung frequenzabhängig. Der frequenzabhängige Widerstand kann berechnet werden. Er ergibt sich zu:

l  ist die Drahtlänge, r  dessen Radius, µ0  die magnetische Feldkonstante, µr  die Permeabilität, σ  die Leitfähigkeit des Materials und ω  die Kreisfrequenz (ω=2πf).

Um die Auswirkungen des Skineffektes so klein wie möglich zu halten, werden in der HF- Technik Leiter mit möglichst großer Oberfläche eingesetzt (HF- Litze, Bandleiter usw.).