אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל מוליכים מפלדה באנטנות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות. תֵאוֹרִיָה בבחירת חומר לייצור אנטנות, בדרך כלל מועדפים נחושת או אלומיניום, שכן למתכות אלו יש מוליכות טובה יותר בהשוואה למשל לפלדה. אבל פלדה זולה יותר, ולפעמים קל יותר לייצר ממנה אנטנה. המאמר מעריך את ההפסד בעת החלפת חוטי נחושת בחוטים עשויים פלדה וחומרים נוספים, ונותן דוגמאות להידרדרות ביעילות של אנטנות עם החלפה כזו. הגורמים להפסדים בתדר גבוה בחוטי פלדה מתוארים, מתוארת שיטה למדידת התנגדות ליחידה של חוטים מחומר בעל תכונות לא ידועות בטווח של 3,5 ... 28 מגה-הרץ, וניתנות המלצות למידול ממוחשב של חוטי פלדה ואנטנות ויברטור. חומרים מסורתיים לאנטנות הם נחושת (חוטים) וסגסוגות אלומיניום (צינורות). היתרון שלהם הוא מוליכות טובה. החסרונות כוללים חוזק מכני נמוך ובשנים האחרונות עלות גבוהה. הניסיון בשימוש במבני פלדה כאלמנטים משניים של מערכות אנטנות מעיד על האפשרות להשתמש בפלדות זולות ועמידות כאחד החומרים העיקריים לייצור אנטנות. חובבי רדיו משתמשים בחוטי פלדה-נחושת דו-מתכתיים (BSM) עמידים בפני מזג אוויר, וכן בחוטי פוליאתילן גמישים (GSP) [1], שיש לו ורידי פלדה יחד עם ורידי נחושת. בהקשר זה, יש עניין להעריך את ההפסדים כאשר פלדה מחליפה נחושת או אלומיניום מסורתיים. כמדד להערכה, היחס בין הרכיב הפעיל R של ההתנגדות הליניארית של חוט בעל חתך עגול מהחומר הנחקר בתדירות גבוהה לערך המקביל RM עבור חוט נחושת באותו קוטר באותו התדר היה נלקח: R/RM. כידוע, הזרם החשמלי בתדר גבוה מופץ באופן לא אחיד על פני חתך החוט: הוא מקסימלי על פני השטח ויורד במהירות כאשר מתרחקים ממנו לעומק החומר (אפקט פני השטח). עבור חוטים בקוטר של יותר מ-1 מ"מ בתדרים מעל 1 מגה-הרץ, העובי האפקטיבי של שכבת פני השטח שבה מרוכז הזרם (עומק החדירה) נקבע על ידי הנוסחה [2]: כאשר f - תדר (Hz); δ היא המוליכות הספציפית של החומר (S/m); μr - חדירות מגנטית יחסית של החומר; μ0 = 4π 10-7 (H/m). החתך האפקטיבי של החוט בקוטר d (m) עבור זרם תדר הרדיו הוא s = 5πd (m2), וההתנגדות הפעילה הליניארית בשולחן. 1 מציג את הערכים של δ, p ו- μr של כמה חומרים מוליכים. עבור מוליכים לא פרומגנטיים, μr - 1, ונוסחה (2) מספיקים כדי להשוות את ההתנגדות הליניארית של חוטים, למשל, מאלומיניום ונחושת. המידה הרצויה מחושבת בפשטות: R/RM = = √δM/δ. כך, למשל, עבור אלומיניום נקבל: R/RM = √56,6/35,3 = 1,265. עבור חומרים פרומגנטיים (μr >> 1) הכל הרבה יותר מסובך. העובדה היא שעם הגדלת התדירות, μr יורד במהירות, נוטה לאחדות, וההפסדים בחומר הגידול, בפרט, הפסדי זרם המערבולת גדלים ביחס לריבוע התדר. ירידה ב-μr מובילה לעיבוי של שכבת פני השטח, כלומר לירידה בהתנגדות, ועלייה בהפסדים שקולה לעלייה בהתנגדות. כתוצאה מכך, ההפסדים גוברים וההתנגדות ליחידה עדיין עולה עם התדירות הגוברת. אפשר היה לקחת הכל בחשבון (אם כי לא פשוט) אם ההרכב הכימי והמבנה של הסגסוגת היו ידועים בדיוק. ומכיוון שרק לעתים רחוקות זה ידוע, נותר לפנות לקריטריון הישן של האמת – לתרגל. ההתנגדות הליניארית של חוט הנחושת RM נקבעה בחישוב לפי הנוסחה (2). כדי לקבוע את ההתנגדות הליניארית R של חוט העשוי מכל חומר בעל מאפיינים לא ידועים, נעשה שימוש במד גורם איכות בתדירות גבוהה (קומטר) מסוג E9-4. הכנה מוקדמת של הקומטר כללה כיול הגדרת הרמה בכל הסולמות לפי הקריטריון Q = fres / Δf0,707- לשם כך, נעשה שימוש בקבל ורנייר עם חלוקות עד 0,1 pF. כתוצאה מכך, המכשיר קבע את גורם האיכות המקביל Q של כל מעגל המדידה, תוך התחשבות הן בהפסדים בסליל המשרן שנבדק והן בהפסדים אחרים (במכשיר עצמו, בקבל חיצוני נוסף, בסביבה ובגין קרינה) . לבידוד בתדר גבוה של בית ההתקן מרשת החשמל ומחפצים מוליכים אחרים, מותקן משנק כיבוי המכיל 20 סיבובים של כבל חשמל תלת חוטי על מעגל מגנטי טבעת K90x70x10 העשוי מפריט מותג 400NN במקום בו הכבל מחובר למכשיר. אחד מהחוטים של הכבל הוא חוט הארקה מגן (איפוס) של מארז המכשיר. הקומטר הותקן על מעמד דיאלקטרי בגובה 0,5 מ' במרחק של לפחות 2 מ' מקירות ומחפצים גדולים אחרים, מוליכים במיוחד. כדי להפחית את שגיאות המדידה, יש צורך לחמם את המכשיר במשך 60 דקות לפני המדידות, לעקוב אחר אפס סחיפה אפשרי ולבצע מספר (לפחות 5-7) מדידות של C ו-Q בכל תדר, ולאחר מכן לבצע ממוצע. כאשר מודדים בתדרים מעל 10 מגה-הרץ, התוצאה עלולה להיות מושפעת מידו של המפעיל המסובב את הכפתור של הקבל. לקריאה מדויקת, יש למשוך את היד לאחור ולשמור את הראש במרחק של לא יותר מ-0,5 מ' מהמכשיר. נניח שיש צורך לקבוע את ההתנגדות הליניארית R של חוט בקוטר d בתדר f בתוך 3 ... 30 מגה-הרץ. אנחנו לוקחים אורך של 1 מ' של חוט זה ואורך של 1 מ' של חוט נחושת באותו קוטר. אנו יוצרים קווים דו-חוטי קצרים זהים מחוטים אלה עם מרחק בין החוטים של 40 מ"מ. אנו מחברים קווים אלו לסירוגין למכשיר כמשרנים, בעוד שהקווים חייבים להיות מותקנים אנכית. אנו מודדים את גורמי האיכות עבור קווים משני החומרים ואת ערכי התהודה של הקיבול C בסולם Kumeter. במידת הצורך (עבור תדרים מתחת ל-10 מגה-הרץ), אנו מחברים קבל נוסף, רצוי נציץ, אבל עבור שני החומרים זה תמיד זהה. יש לדעת את הקיבולת שלו בשגיאה של לא יותר מ- ± 5%. לאחר מכן, אתה צריך לעשות כמה חישובים. ראשית, אנו מחשבים את הערך של סך התנגדות הסדרה המקבילה של הפסדים req במעגל המדידה (זה כולל גם הפסדים בחוט וגם הפסדים אחרים). זה נעשה עבור שני החומרים בהתאם לביטוי הידוע של המעגל המתנודד : req = 1/(2πfCQ). עם אותם גדלי קו, עם אותם קבלים נוספים ובאותו תדירות, ניתן להניח שההפסדים האחרים הנ"ל יהיו זהים עבור שני החומרים. ואתה יכול למצוא אותם לפי מדידות על קו נחושת, שכן התנגדות החוט המחושבת RM ידועה בכך. ההתנגדות של הפסדים אחרים, אם כן, היא ההבדל: r pp \uXNUMXd r ppm \uXNUMXd r equiv m - RM. כעת נותר לחשב את ההתנגדות של קטע של 1 מ' של חוט מהחומר הנבדק R = r eq - r pp ולקבוע את היחס הרצוי R / Rm. השגיאה העיקרית של הקומטר היא ±5%. ההשפעה של שגיאה שיטתית אפשרית מפוצה חלקית בשל העובדה שהתוצאה של קביעת הערך של R מכילה את ההבדל בתוצאות של מדידת ערכי req עבור חומרים שונים. מחוטים שונים בקוטר של 1 עד 4,5 מ"מ ואורך של 1 מ', נוצרו מקטעים קצרים של קווים דו-חוטיים עם מרחק בין החוטים של 40 מ"מ, בסך הכל - 25 דגימות. המדידות נעשו לפי השיטה שתוארה לעיל בחמישה תדרים: 3,5; 7; 14; 21; 28 מגה-הרץ. התוצאות של חישובי Rm מוצגות באיור. התוצאות של מדידות של ההתנגדות הליניארית R וחישוב היחסים R / RM עבור פלדה וכמה חוטים אחרים מסוכמים בטבלה. 2. מתוך טבלה. 2 מראה כי עבור חוטי פלדה בטווח התדרים המצוין, ההתנגדות ליחידה עלתה פי 15,9 ... 24,9. עבור דגימות עם משטח נקי וחלק (1, 6, 8), תלות התדר של R/RM חלשה. הזיהום של פני השטח של דגימות 2, 3 וחספוס פני השטח המשמעותי של דגימה 4 קובעים עלייה משמעותית יותר ב-R/RM בתדירות הולכת וגוברת. חישול חוטי פלדה לא השפיע בצורה ניכרת על הפסדים אם הסרת האבנית וניקוי המשטח. חוטי טיטניום וחוטי נירוסטה לא מגנטיים טובים פי 2,5 בערך מחוטי פלדה רגילים. חוט פלדה-נחושת דו-מתכתי 9 (BSM) בכל התדרים מאבד לחוט נחושת טהור ביותר מפי 3, אך טוב פי 5 ... פי 6 מחוט פלדה טהור. שימו לב שעם עובי ציפוי נחושת של כ-0,03 מ"מ, מטרתו העיקרית היא להגן על בסיס הפלדה מפני השפעות אטמוספריות. קווים 10, 11 מציגים נתונים עבור חוטים תקועים בחתך רוחב של 0,5 מ"מ בבידוד. לחוט GSP 2 חוטי נחושת ו-4 חוטי פלדה בקוטר 3 מ"מ. מבחינת הפסדים ב-0,3 מגה-הרץ, התברר שהוא ברמה של חוט פלדה בקוטר 28 מ"מ, ובפסים בתדרים נמוכים זה הרבה יותר טוב. חוט הרכבה MGShV כולל 4,1 חוטי נחושת מחושלים בקוטר של 16 מ"מ והוא יותר מפי 0,2 טוב יותר מ-GSP. התוצאות עבור חוט אלומיניום 8 עם משטח חלק ונקי תואמות היטב את תוצאות החישוב לפי נוסחה (2) ויכולות לאשר את נכונות הגישה הנבחרת. הדמיית מחשב בוצעה באמצעות תוכנת MMANA [3]. המוזרות של הסימולציה היא שכתוצאה מהניתוח, המרכיב הפעיל של עכבת הכניסה המורכבת של האנטנה נקבע, ולא ההתנגדות הליניארית של החוט. ועכבת הכניסה תלויה בגודל האנטנה, בתצורתה ובנקודת החיבור של מקור העירור. אולם תלות זו מאפשרת, בגדלי גל גדולים יחסית של אנטנות, להשיג הפסד כמעט בלתי מורגש בעת החלפת נחושת בפלדה. נלקחו לניתוח מספר אנטנות לולאה ודיפול בגדלים שונים. תוצאות הסימולציה ניתנות בטבלה. 3. התנגדות הקרינה R∑ מתקבלת כרכיב RA הפעיל של עכבת הכניסה בניתוח ללא הפסדים. ערך זה של אום נלקח ללא שינוי במהלך המעבר מנחושת לברזל, מכיוון שצורתה וממדי האנטנה לא השתנו. כמו כן מתקבלים ערכי RAM ו- RAzh עבור אנטנות עשויות נחושת וברזל, בהתאמה. היעילות עבור נחושת וברזל חושבה כיחס של R∑ לערך המקביל של RA. היחס Rzh/Rm חושב על ידי הנוסחה: Rzh/Rm = (Razh - R∑)/(RAm - R∑) עבור כל האנטנות הנחשבות, התברר שהיחס Rl/RM הוא בממוצע קרוב ל-27,8, ללא קשר לתדר. זה יכול לקרות בתנאי שהנוסחה (2) שימשה לחישובים עם הפסדי ברזל, למשל, עם ערך טבלה של התנגדות = 0,0918 אוהם mm2/m ו-μr קבוע - 150. אגב, אותן תוצאות מתקבלות ב- תוכנית ELNEC בפרמטרים שצוינו. אם לשפוט מהנתונים הניסיוניים שלעיל, תוצאות סימולציה אלו יכולות לשמש כאומדן של אובדן חוטי פלדה במקרה הגרוע ביותר בטווח התדרים של עד 28 מגה-הרץ. עבור להקת ה-VHF, הם, ככל הנראה, יהיו קרובים יותר לאמת. מתוך טבלה. ניתן לראות מטבלה 3 שגם עם הערכה כזו למקרים הנחשבים, כמעט כל מקדמי ההידרדרות ביעילות נמוכים משמעותית ממקדמי R/RM לפלדה בטבלה. 2. פחות אובדן של אנטנת הפלדה יהיה אם אנטנת Rh גדולה יותר (ראה, למשל, דיפול של 2x5,13 מ' בתדר של 28 מגה-הרץ). אנטנות קטנות חשמלית עם R∑ נמוך ויעילות נמוכה בתחילה לנחושת הן הרגישות ביותר להחלפת הנחושת בפלדה. חלק מתוכניות הדמיית אנטנות חוט (למשל Nec2d, ASAP) אינן מספקות קלט של חדירות חומר. ככל הנראה, כאשר מיידלים אנטנות פלדה באמצעות נוסחה (2), אנו יכולים להניח μr = 1 ולהציג את המוליכות המקבילה δeq (או התנגדות req) תוך התחשבות בהפסדים אמיתיים. עבור פלדה בטווח של 3,5 ... 28 מגה-הרץ, אתה יכול להזין, בהתאמה, δeq = 0,19 ... 0.094 MSm / m (req = 5,3 ... 10,6 Ohm mm2 / m) עבור משטחים מחוספסים ומזוהמים , או δeq = 0,22 ... 0,17 MSm / m (req = 4,5.-5,9 Ohm mm2 / m) עבור נקי וחלק. תוכנית MM AN A אינה מאפשרת לך לדגמן חוטים שונים מחומרים שונים, כגון נחושת ופלדה. כדי להעריך את יעילות האנטנה במקרה זה, ניתן להזין ידנית לכל קטע של חוט הנחושת, שלמעשה צריך להיות פלדה, הפסדים מרוכזים, אשר מחושבים על סמך אורך הקטע, בהתחשב בכך שהלינארית ההתנגדות של חוט הפלדה בתדירות גבוהה היא פי 16 ... .25 יותר מנחושת. לדוגמה, בכל אחד מ-10 מקטעים זהים של חוט נחושת באורך 20 מ' ובקוטר 2 מ"מ בתדר של 3,5 מגה-הרץ, ניתן להזין עומס פעיל של 16-0,08-20/10 = 2,56 אוהם, כאשר הערך של ההתנגדות הליניארית של חוט הנחושת היא 0,08 .2 אוהם/מ' נקבעת על ידי נוסחה (XNUMX) וניתן למצוא אותה מהגרפים באיור. לעיתים, על מנת להעריך את היעילות במצב זה, ניתן להקטין את קוטר חוט הנחושת בדגם החוט (גם פי 16...25). עם זאת, יש לזכור שהדבר מוביל לעלייה משמעותית בהתנגדות האינדוקטיבית הליניארית, כתוצאה מכך, חלוקת הזרם במבנה וכל מה שקשור אליו יכולה להשתנות באופן דרמטי. השינוי ביעילות האנטנה בעת החלפת חוט הנחושת בפלדה תלוי בממדי הגלים וביעילות הראשונית של אנטנת הנחושת. אם היעילות של אנטנה חצי גל עשויה נחושת היא 0,98 ... 0,99, אז אנטנת פלדה באותו גודל יכולה להיות בעלת יעילות של 0,7 ... 0,85, וזה לא כל כך נורא. עם זאת, אם היעילות של אנטנת נחושת קטנה מבחינה חשמלית היא בסדר גודל של אחוזים בודדים, החלפת נחושת בפלדה עלולה להוביל להידרדרות שלה פי 15...25. המחבר מודה ל-F. Golovin (RZ3TC) על הצגת הבעיה והתמיכה בעבודה, כמו גם ל-I. Karetnikova על הערות חשובות. ספרות
מחבר: A. Grechikhin (UA3TZ), ניז'ני נובגורוד ראה מאמרים אחרים סעיף אנטנות. תֵאוֹרִיָה. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: מכונה לדילול פרחים בגנים
02.05.2024 מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם
02.05.2024 מלכודת אוויר לחרקים
01.05.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ ביוג'ל מוליך חשמלי למדפסת הזרקת דיו ▪ שימור המאפיינים של אלקטרודות שקופות בחימום עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ קטע אתר גלאי חוזק שדה. בחירת מאמרים ▪ כתבה כמו תרנגולות במרק כרוב (היכנס). ביטוי פופולרי ▪ כתבה איזה צרפתי תרם את כל חסכונותיו כדי להגן על אודסה מפני חיילי נפוליאון? תשובה מפורטת ▪ אוקי מאמר. אגדות, טיפוח, שיטות יישום ▪ מאמר אפנן כפול מאוזן. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר זולו פתגמים ואמרות. מבחר גדול כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |