一、概述
在之前的文章中，我们重点关注了导线外围的磁力线，这是影响导线自感的原因，这是产生噪声的原因。在导线内部是否也有这种磁力线存在？它会带来什么影响？这是本文所讲述的内容。
本文试着讲讲趋肤效应的前因后果，然后导出相应的应对措施。
二、趋肤效应产生机理
针对前面所述的问题，答案是肯定。在导线的内部，确实有这样的磁力线存在，如下图为直流时，实心铜棒产生的磁力线。
不难发现，直流时，实心铜棒内部的电流是均匀分布的，在它的内部同样产生磁力线，可以看成是导线自感的一部分。
为了便于区分，将导线自感分为内部自感和外部自感，内部的磁力线圈是穿过金属并受到金属影响的那部分，导线外部的磁力线圈不会穿过导体，也不会随频率变化，但是，导线内部的电流分布随着频率变化而变化，导线内部的磁力线圈也会发生变化。
现在转向交流，这时电流是正弦波，任何频率分量都是沿着最低阻抗路径传播。原因在于电感越大的电流路径，它的阻抗越大（XL=2πf*L），随着频率的升高，高电感路径的阻抗会变得更大，频率越高，电流更倾向于选择电感较低的路径，即趋向于圆杆外表面的路径。
频率越高，电流越是趋向于在导线表面上流动。对于某一个特定频率的电流，它在导线内部的到表面都有特定的电流分布。其实，从另一个方面来说，这个也是取决于电阻和阻抗的相对大小。电流密度越大的地方，它的电压降就越大，但是频率越高，这个内部路径和外部路径的阻抗差距就越大。这就意味这，电流分布随频率而变化。在高频时，电流会趋向于导体表面的那一层。
如下图所示为某一个频率下电流的分布情况。
为了描述这种电流的分布情况，对于上面的结构中，可近似将电流均匀分布在厚度为δ的范围内，并称这个为趋肤深度。用下面的式子表示：
对于一般使用的铜导线，他的电导率为5.6*10ˆ7 S/m，相对磁导率为1。他的趋肤深度用以下公式近似：
δ=66*√(1/f)
δ表示趋肤深度，单位为μm
f表示正弦波频率，单位为MHz
由上式可知，当信号为1MHz，铜的趋肤深度为66μm，如下图画出了某一个结构铜的趋肤深度，并与1盎司和0.5盎司铜做比较。
由上图可知，当趋肤深度小于横截面的几何厚度时，电流分布、阻抗和回路电感开始与频率有关。
三、趋肤效应的影响
由前面的小节可知，当频率越高时，趋肤深度越小，电流分布的空间也就越小，当趋肤深度小于导体的横截面时，这个时候电流的分布不在和导体的宽度有关，它和电流的频率有关。
由上图可知，当信号为1GHz以后，趋肤深度变化不大，这是由于，电流已经被严格限制在很小的范围内。如下式为计算铜在1GHz下的趋肤深度
δ=66√(1/f)=66√(1/(1*1000))≈2μm≈0.08mil
0.08mil！不敢想象，在上图所示结构中，如果不加以干预，这个信号将被限制在0.08mil的范围内！
以上会带来两个后果：
第一、趋肤深度会影响阻抗的大小，例如，由电阻的定义可知，趋肤深度也就是电流经过的横截面，而这个横截面的大小又显著影响电阻值的大小。由电阻的定义式可知，这将会大大提高阻抗，阻抗提高了，对于信号的衰减就会更大，由此带来的问题信号不能远距离传输。
第二、当电流被严格限制在极小的范围时，电流会集中分布于导体表面极小的范围内，这对导体提出了更高的要求。例如，目前的工艺，铜导线表面不可能做到绝对的光滑，以网上查阅的资料为例，STD铜箔毛面粗糙度（Rz）约为5μm，光面粗糙度3μm；RTF铜箔毛面、光面粗糙度约3μm；HVLP铜箔光面、毛面粗糙度均在2μm以内。
这个现象说明什么问题，当信号频率很高时，信号走过的路将会是一条荆棘坎坷的路！这对信号质量将是严重的挑战！
四、趋肤效应的应对措施
总述：减小回路自感：使每根导线中的电流扩散开，和使返回路径靠近信号路径。
实际的连线中，通常有信号路径和返回路径，由于电流沿着信号路径和返回路径传播，回路自感影响着电流感受到的阻抗，随着频率升高，导线中的电流将重新选择阻抗阻抗最小的路径而重新分布。
一、由趋肤深度的公式可知，选择电导率更高的材料，例如铁、钴、镍，这类金属在低频时，具有很高的阻抗，但在频率高于1MHz时，所有的磁力线只剩下外部磁力线，这个时候，他内部的回路自感和相同结构的铜导线相当。
二、既然高频条件下，电流分布于表面，那么可以在表面镀一层电阻阻值很小的材料，例如银。以减小高频信号的衰减。
三、由于高频信号集中分布在便面狭小的区域，影刺可以尽可能减小铜箔表面的粗糙度，减少对信号的干扰。例如，现在又开发表面粗糙度为1um以下的NP铜箔，实际有待验证。
五、拓展
有时候一个标准的矩形波经过一段距离传输之后，发现上升沿变缓，是什么原因？
解答：之前的章节可知，任何周期信号均可以由正弦波的一次三次五次……谐波组成，谐波的的次数越高，信号越接近真实信号，对于矩形波信号来说，谐波的组合也就越抖。但由于传输线中，由于阻抗对高低频的阻碍效果不一样，信号中的高频分量衰减严重，而低频衰减较小，这种衰减的不一致性，导致了信号经过一段时间运输之后，变缓了，上升时间更长了。