anteny drutowe - średnia drutu (linki) a praca anteny

witam,
zastanawiam się, jaka (teoretycznie) jest różnica pomiędzy skutecznością anteny (dla przykładu niech to będzie dipol półfalowy na 80m) wykonanej z drutu (linki) o różnej średnicy. Pomijam tu:
- kwestię szerokości pasma pracy
- problemy mechaniczne (ciężar, wytrzymałość itp.)

Parametry możesz sobie sprawdzić w Mmana na przykład dobierając średnice od 1m do metra na przykład
M.

Kali22 napisał:

... zastanawiam się, jaka (teoretycznie) jest różnica pomiędzy skutecznością anteny (dla przykładu niech to będzie dipol półfalowy na 80m) wykonanej z drutu (linki) o różnej średnicy...

Teoretycznie to chyba 0,00000000000000001dB a Praktycznie żadna.



Pozdrawiam.

Dla częstotliwości rzędu 4 MHz różnica między 3 a 4 mm nie istnieje. Byłaby różnica, gdyby dipol miał średnicę np 1 metra (np Dipol Nadienienki).
Natomiast różnica w wadze anteny jest istotna.

Trochę późno dołączam tego posta, ale wygląda na to, że temat jest słabo rozpoznany.
Otóż średnica przewodu z którego jest wykonana antema MA ISTOTNY WPŁYW na jej skuteczność, jeżeli pod tym pojęciem rozumieć jej sprawność czyli zdolność do wypromieniowania mocy w.cz.
Przyczyną jest efekt naskórkowości. Powoduje on, że żródło (generator, nadajnik) widzi oporność czynną odbiornika (w tym wypadku anteny) większą niż opór omowy zmierzony dla prądu stałego. I nie są to wcale małe wartości wbrew pozorom. 40 metrów drutu Cu o przekroju 2,5mm2 (średnica ok. 1,5mm) ma oporność porność poniżej 0,5Ω. Oporność tego samego przewodu dla prądu w.cz może wynosić nawet kilkanaście omów i w znacznym stopniu zależy też od stanu powierzchni przewodu - utlenienia, gładkości itp. Oporność ta, jest głównym składnikiem strat czynnych w antenie i nie można jej pomijać tak jak to zrobił moderator kilka postów powyżej. Nie bez przyczyny dba się np o srebrzenie cewek stopniach mocy.
W necie mozna spotkać takie antenopodobne wyroby zachwalane przez producentów dla ich jakości (niski SWR, szerokopoasmowość) wykonane z linki stalowej pokrytej mosiądzem(!!!!). Trudno mi sobie wyobrazić ile mocy gubi się w czymś takim! Paradoksalnie antena wykonana z takiego badziewia rzeczywiście może mieć lepszy SWR niż zrobiona z grubej linki miedzianej, co być może jest także przyczyną niezrozumienia istoty rzeczy.
vy 73! sp9fys.

rysta napisał:

linki stalowej pokrytej mosiądzem(!!!!)

A czy wiesz może jaki opór właściwy ma stosowany w tych linkach mosiądz i jak gruba jest jego warstwa? Różne źródła podają bardzo różne (o rzędy wielkości) opory właściwe mosiądzu - ale i rodzajów mosiądzu pewnie są setki... Mosiądz jest fajny, bo jest względnie odporny na korozję, Cu lubi się patynować i jest miękka, stal jest marna elektrycznie - ideału nie ma.

SP5IT : MMANA może i coś pokaże, ale ztcw właśnie obliczenia na różnych średnicach przewodników działają tam "tak sobie".

Mam gdzieś stosowne tablice, ale w tym momencie trudno mi do nich dojść (muszę trochę papierów przerzucić). Ale z tego co pamiętam to przewodność właściwa (konduktywność) mosiądzu wynosi około 9, dla porówniania przewodność właściwa miedzi - 55, aluminium - 33, srebro - 64. żelazo - 7.
Przewodność właściwa γ = 1/ρ gdzie ρ - rezystywność (oporność właściwa).
Generalnie jest tak, że każdy dodatek do czystego metalu powoduje pogorszenie jego własności elektrycznych. W przypadku stopów miedzi z dużą zawartością dodatków, konduktywność wynosi ok. 10
Grubość warstwy mosiądzu z pewnością nie przekracza kilkunastu, może kilkudziesięciu mikrometrów. W praktyce, cały prąd w.cz. płynie w tej cieniutkiej warstwie.
Pozdr.

Dodano po 11 [minuty]:

Na anteny drutowe jednym z najlepszych dostępnych materiałów jest linka Cu 4mm2 w czarnej powłoce silikonowej. Czasami można jeszce zdobyć drut z brązu berylowego fi=3mm, był kiedyś powszechnie stosowany w telekomunikacji w liniach napowietrznych. Miał b. dobrą przewodność i znakomite własności mechaniczne, praktycznie się nie naciągał, ale to se ne vrati,
pozdr.

Dodano po 5 [minuty]:

Tutaj znajdziesz kalkulator online, w którym oszacować można skutki użycia różnych materiałów na obwody w.cz. http://hamwaves.com/antennas/inductance.html
Kalkulator przeznaczony do innych celów ale wyniki pouczające. Polecam!

Sądząc ze wszystkich postów odpowiedź na pytanie które zadałem nie jest prosta. Jak na razie wiemy, że średnica linki/drutu ma znaczenie. Wiadomo - lepiej dać grubszy niż cieńszy, ale przesadzić też nie sztuka. Czy ktoś z kolegów potrafi podać optymalną średnicę dla anten drutowych liczonych np. w przedziałach mocy 10 / 50 / 100W. Najpowszechniejszym materiałem jest chyba miedź.

Źle postawiony problem.
Nie można w ten sposób

Dodano po 1 [minuty]:

Sorry, komputer zawiódł

Dodano po 13 [minuty]:

Uff, jeszcze raz...
Niestety tak analizowac problemu nie można.
Nie ma znaczenia jaka mocą dysponujesz, straty w antenie (oto Ci chyba chodzi, jak mniemam) będą w proporcji do mocy, w dobrym przybliżeniu, procentowo identyczne.
Jasne chyba jest, że w takiej sytuacji należy stosować tak dobrą antenę, na jaką cię stać.
Kompromis jest zawsze zgniły, ale nie zawsze możesz wydać tyle kasy ile byś chciał. W przeciętnych warunkach (jak się trzymasz mocy licencyjnej, hehe), powiedzmy te 100W na zaciskach nadajnika wystarczy spokojnie drut miedziany 2,5mm2 w w izolacji (ok, 1,3mm średnicy). Kosztuje obecnie około 1,5zł./mb.
Lepsza byłaby linka Cu 4mm2 w silikonie firmy Helucabel. Mozna o nią zapytać w większych hurtowniach elektrycznych. Pół roku temu moźna było ją kupić za 3,20 zł/m brutto. Odradzam wynalazki o jakich wspomniałem w poprzednim moim poście. To się nie opłaca!!
Pozdrawiam, sp9fys.

Z własnego wieloletniego doświadczenia wiem, ze najlepszym materiałem na tego typu anteny jest drut z brązu fosforowego. Kiedy powszechnie wykorzystywany przy telekomunikacyjnych dalekosiężnych liniach napowietrznych. Brąz ma podstawowe zalety:
1. Przewodność powierzchniowa jak i oporność jednostkowa jest porównywalna z miedzią 59.
2. Ciężar właściwy brązu jest mniejszy od miedzi w znaczącym stopniu.
3. Brąz jest kilkukrotnie silniejszy na zerwanie niż miedź. Punkt płynięcia ma znacznie większy niż ma to miejsce w miedzi. Brąz jest bezkonkurencyjny w przypadku osadzania szadzi niż ma to miejsce w miedzi.
4. Doskonale sie lutuje przy pomocy normalnej cyny z zawartością ołowiu.
Prawdopodobnie gdyby cena brązu była mniejsza to linie energetyczne byłyby wykonywane właśnie z brązu z uwagi na wytrzymałość na zerwanie.
5. Brąz spisuje sie doskonale w wysokich temperaturach. Pierwszy telegraf transaustralijski przeprowadzony z północy na południe przez wnetrze Australii był wykonany na torach brązowych.

Pare miesiecy temu jadąc przez pustynie w stanie Nevada widziałem starą i napowietrzna linie telefoniczna długosci co najmniej 15 mil wykonana właśnie z brązu (ma taki charakterystyczny ciemnozielony nalot) na końcu której był podłączony automat telefoniczny w pewnej stacji benzynowej na odludziu. Od obsługi dowiedziałem sie ze linia nie była uszkodzona co najmniej od 40tu lat. Co roku przez te tereny przetaczały sie co najmniej kilkanascie burz (piaskowych i śnieżnych). Nie musze dodawać że był to jedyny kontakt ze światem (poza telefonem satelitarnym) w tym miejscu.
W liniach telekomunikacyjnych napowietrznych stosowano kiedyś druty stalowe ocynkowane. Ich odporność na zerwanie była zdecydowanie mniejsza niż dla torów brązowych. W strefach górskich narażonych na silną szadź i oblodzenie linie o specjalnym znaczeniu (np międzycentralowe i dalekosiężne systemów nośnych) wykonywane były wyłącznie z brązu.
Wszystkie anteny "wiszące' które robiłem były wykonane własnie z drutu brazowego, najczesciej srednicy 3 mm.

Na alledrogo wisi oferta linki antenowej z brązu, ale cena jest powiedzmy nie do przełknięcia.
A tak nawiasem mówiąc miałem kiedyś antenę FD4 z tego materiału (drut z brązu) i potwierdzam jego własności mechanicze. Przy przeprowadzce niestety straciłem antenę...
Gdzie teraz można zdobyć taki drut?

rysta napisał:

Nie ma znaczenia jaka mocą dysponujesz, straty w antenie (oto Ci chyba chodzi, jak mniemam) będą w proporcji do mocy, w dobrym przybliżeniu, procentowo identyczne.
Jasne chyba jest, że w takiej sytuacji należy stosować tak dobrą antenę, na jaką cię stać.

To znaczy, że nie ma znaczenia czy pracuję QRP czy 2kW, zawsze należałoby stosować przynajmniej linkę/drut 2,5 kwadrat.
1. Jakie są wtedy szacunkowe straty spowodowane opornością drutu antenowego dla prądu w.cz.(np. dipol półfalowy na 80m, drut Cu dobrze zabezpieczony przed wilgocią)
2. co lepsze (z punktu widzenia sprawności) linka czy drut ?
3.i najciekawsze: jak duże (procentowe) będą straty mocy przy antenach np. z cienkiego drutu nawojowego (dajmy na to 0,8mm średnicy) jakich się czasem używa terenowo. Ciekawe zagadnienie, ponieważ zwykle nie podaje się wtedy dużej mocy (częściej QRP) i sprawność układu antenowego ma zasadnicze znaczenie.

Nie to nie tak.
Pytanie o przekrój dotyczyło mocy do 100W. Dla takiej mocy 2,5mm2 miedzi wystarczy. Przy 2kW do anteny, cienki przewód po prostu bardzo się rozgrzeje, być może nawet stopi powłoka izolacyjna.

ad1. Straty mocy z powodu efektu naskórkowego mogą dochodzić do kilkudziesięciu procent w stosunku do mocy wypromieniowanej. Uwidacznia się to szczególnie w przypadku nisko zawieszonych anten, kiedy to wskutek wpływu podłoża spada oporność promieniowania.

ad2. Z punktu widzenia własności elektrycznych lepsza jest linka niż drut. W lince, (prąd w.cz. jest rozdzieleny na szereg drucików) wypadkowa gęstość prądu jest mniejsza, przez co straty na grzanie będą mniejsze. Korzystnie linka powinna być z izolowanych drucików, ale nawet w takiej złożonej z nieizolowanych, z czasem druciki się utlenią i cienka warstwa tlenku w jakimś stopniu poprawi własności dla prądu w.cz.

ad3. Procentowo straty będą praktycznie takie same niezaleznie od doprowadzonej mocy. Może to być nawet kilkadziesiąt procent. Myślę, że bez specjalnego błędu można je oszacować nawet do 30%.
Zmniejszenie mocy wypromieniowanej o rzeczone 30% twój korespondent na słuch nie zauważy (z powodu znanej logarytmicznej właściwości ucha ludzkiego). Praktycznie nie zauważysz tego także na S-metrze.
Istotne jest to, że nie będą to jedyne straty w systemie antenowym. A wat do wata... i robi się tych strat całkiem sporo.
Jasne, że przy małych mocach szkoda każdego miliwata więc może własnie wtedy warto pomyśleć o SPRAWNEJ antenie.
vy73!

Czyli, jeżeli dobrze rozumiem, zwiększając średnicę drutu antenowego (np. zaczynając od 0,5mm2 i zwiększając o 0,5mm2 do pewnego momentu) i podając na tak konstruowane kolejno anteny sygnał w.cz. o stałej częstotliwości i ze stałą mocą (przykładowe 100W), a następnie mierząc kolejno natężenie pola - dojdziemy do momentu, w którym natężenie pole przestanie wzrastać. Będzie to oznaczało (dalej domniemuje), że oporność dla prądu w.cz. zmalała do bardzo nieznacznej wartości. Od tego momentu "pogrubianie" anteny nie ma sensu - czy moc będzie 1 czy 100W procentowe straty będą niewielkie. Także niewielkie będą jeżeli do tej samej anteny przyłożymy 2kW. Tylko, że jeśli 5% strat na ciepło to dla 100W mocy przyłożonej zaledwie 5W, to dla 2kW 5% to już 100W wypromieniowane w postaci ciepła. Jeżeli jednak "pogrubię" tę antenę 2 razy - to nadal będę musiał oddać w postaci ciepła prawie 100W....

Dodano po 4 [minuty]:

I dalej - jeżeli dobrze rozumiem - im wyższa częstotliwość tym cieńsza warstwa "naskórka" bierze udział w przewodzeniu prądu. To znaczy, że wzrasta opór, czyli im wyższa częstotliwość tym grubszy (o większej średnicy) powinien być promiennik.
Proszę mnie poprawić, jeśli piszę bez sensu.

Uważam , ze ta kalkulacja - jak najbardziej prawidłowa - nie ma większego znaczenia. Strata 5% mocy na ciepło w antenie nie jest stratą dużą i w przeliczeniu na spadek poziomu sygnału jest to różnica niezauważalna. Gdyby tracono 50% to zapewne sygnał byłby zauważalnie słabszy.
Typowa antena dipolowa przy mocy przyłożonej 2 kW odprowadzi bez problemu ciepło o mocy 100W. ma to nawet swoja zaletę: wszelkie oblodzenie czy szadź nie ma miejsca......
Dlatego w profesjonalnych antenach radiokomunikacyjnych o dużych mocach wykorzystuje sie walcowana i sprężystą taśmę.