Question:
L'acier cuivré est-il un bon matériau pour les antennes filaires?
Phil Frost - W8II
2014-02-07 04:00:39 UTC
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Il y a des gens qui vendent du fil d'acier plaqué de cuivre pour fabriquer des antennes filaires.

Peut-être la marque la plus connue de ce produit, Copperweld, en fait au moins deux types en fil cuivré, en acier cuivré (CCS) et en aluminium cuivré (CCA). Sur la page des applications de Copperweld, ils écrivent:

CCA est un moyen naturel pour les antennes dans une variété d'applications telles que les grands réseaux au sol ou même les radios ou les téléphones mobiles. . CCA est applicable à la plupart des émetteurs RF localisés et est utilisé à proximité des tours radio pour empêcher les autres structures de créer des interférences.

(note: CCA, le A pour aluminium )

Wikipedia sur l ' aluminium cuivré répertorie les applications:

Les principales applications de ce conducteur tournent autour des exigences de réduction de poids. Ces applications comprennent des bobines de haute qualité, telles que les bobines vocales dans les écouteurs, les haut-parleurs portables ou les bobines mobiles; applications coaxiales haute fréquence; comme les antennes RF; Câbles de distribution CATV; et les câbles d'alimentation.

L'article sur l'acier cuivré ne donne rien sur les applications RF:

Mise à la terre, union de la terre tiges aux structures métalliques, aux mailles, aux sous-stations, aux installations électriques et aux parafoudres.

Pour être honnête, la plupart des sites de radio amateur que j'ai vus vendre quelque chose de similaire l'appellent simplement "cuivré wire ", et ne spécifiez pas si le noyau est en acier, en aluminium ou en or.

Il semble entendu que l'acier n'est pas un bon fil d'antenne. Alors, l'acier cuivré est-il un bon fil d'antenne, ou non? Pourquoi?

The Wireman [aime] (http://thewireman.com/antennap.html) il. Ils semblent savoir de quoi ils parlent.
Deux réponses:
hotpaw2
2014-02-07 07:32:15 UTC
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En fonction de la fréquence RF et du diamètre du fil, l'effet de peau peut dominer la résistance effective à cette fréquence. Si tel est le cas, étant donné que le cuivre a une résistance plus faible, les pertes résistives d'une peau de cuivre peuvent être inférieures. Le placage en argent ou en or serait encore meilleur, mais un peu trop cher sauf dans les applications exotiques.

Cependant, le cuivre pur a également une résistance à la traction inférieure à celle de l'acier, ce serait donc plus risque de tomber en panne sous charge (vent, etc.) sans noyau plus solide. Le cuivre est également généralement plus cher que l'acier. L'acier est moins cher et plus résistant. Et AL est plus léger, si le poids est un problème important.

Si la corrosion ou l'oxydation est susceptible d'affecter la fiabilité, le placage à l'or peut augmenter la fiabilité des contacts ou la durée de vie des fils dans des environnements chimiques inhabituels.

Ainsi, un mélange peut être le meilleur compromis, en fonction de toutes les contraintes et exigences.

Je pense que le placage à l'or serait pire, car il est moins conducteur que le cuivre. De plus, je ne suis pas sûr que le simple fait de dire qu'il existe un effet de peau soit suffisant pour démontrer qu'il n'y a pas de pertes associées au noyau en acier. Nous devons également considérer le mécanisme par lequel le courant a pu circuler dans la peau, et nous devons démontrer que les champs associés au courant cutané ne se couplent pas au noyau de manière à perte.
D'accord sur le placage à l'or, ce qui aiderait seulement si et où le fil d'antenne nécessitait des connecteurs de contact après une éventuelle oxydation. La réponse a donc été modifiée.
Adam Davis
2014-02-10 23:05:50 UTC
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L'acier revêtu de cuivre est un bon fil d'antenne. Ce n'est pas le meilleur pour toutes les applications, mais c'est bon pour la plupart des applications.

Les avantages qu'il présente sont:

  • Ne s'étire pas autant que le cuivre et d'autres bons conducteurs (ce qui change la fréquence de résonance)
  • Plus fort que les autres fils, donc lorsque vous n'avez pas besoin d'un gros calibre pour des raisons électriques, vous pouvez économiser du poids et de la taille tout en ayant une résistance suffisante pour l'auto-soutien
  • Moins cher que le fil de cuivre de calibre, de résistance et de capacité électrique similaires aux fréquences RF
  • Plus conducteur que l'acier

Il en a quelques-uns inconvénients:

  • Plus cher qu'un fil d'acier de calibre et de résistance similaires
  • Doit sceller correctement les extrémités pour éviter l'oxydation du conducteur en acier central

Gardez à l'esprit qu'à des fréquences comprises entre 3,5 MHz et 30 MHz, la profondeur de peau du conducteur, la profondeur à laquelle 63% du courant électrique circule, se situe entre 35 uM et 12 uM pour le fil de cuivre. Le lien que vous avez donné contient 30% ou plus de cuivre, ce qui fournit une profondeur totale de peau de cuivre bien supérieure à 35 uM, de sorte que la majorité du courant sera transportée dans la gaine en cuivre aux fréquences qui nous intéressent pour les antennes HF et à haute fréquence.

C'est la profondeur de peau pour * fil de cuivre *. Êtes-vous sûr que la profondeur de peau du * fil d'acier gainé de cuivre * est la même? Pouvez-vous citer des références ou montrer des mathématiques?
* "La profondeur de la peau varie également comme la racine carrée inverse de la perméabilité du conducteur. Dans le cas du fer, sa conductivité est d'environ 1/7 de celle du cuivre. Cependant, étant ferromagnétique, sa perméabilité est environ 10 000 fois supérieure. Cela réduit la peau. profondeur pour le fer à environ 1/38 celle du cuivre "* ([source] (http://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect#Material_effect_on_skin_depth)) En effet, la perméabilité supplémentaire du fil d'acier éloigne les électrons de la centre du fil, forçant en fait la plupart du courant sur la gaine en cuivre.
Vous avez raison de considérer cela, et cela mérite une enquête plus approfondie, mais quand vous parlez, disons, de fil de 18awg, dont 30% de cuivre, vous avez beaucoup de cuivre à l'extérieur - plus de 10 fois la profondeur de la peau du cuivre, et 30 à 50 fois la profondeur de la peau de l'acier (en fonction de sa perméabilité). Au pire, il ne peut pas gérer le courant qu'un fil de cuivre de 18awg peut, mais sa résistance effective ne sera pas plus grande puisque la majorité du courant à la fréquence voyagera dans le cuivre. Dans l'ensemble, vous constaterez que la résistance AC du fil est inférieure à la résistance DC.
Donc, le seul cas dont vous auriez à vous soucier est si vous essayez de transmettre une puissance importante, et vous devrez alors vous soucier du chauffage de l'antenne. Tout ce qui atteint 100 W peut être manipulé sans aucun doute par un fil d'acier plaqué cuivre à 30% de 18awg. Il supportera une puissance beaucoup plus élevée, mais vous devrez faire des calculs (ou des tests) pour vérifier la capacité de gestion de la puissance réelle.
Qu'en est-il des pertes par hystérésis dans le fer? Bien que je ne doute pas que la majeure partie du courant circule dans le cuivre, nous devons considérer le mécanisme par lequel il y est arrivé avant de pouvoir dire que ce n'est pas sans perte. Comme nous le démontrons avec les radios chaque fois que nous les utilisons, une charge électrique en mouvement peut affecter et être affectée par son environnement.
Je ne connais pas la réponse à cela. Considérez, cependant, que l'hystérésis entre en jeu lorsque vous considérez l'antenne comme un inducteur. Les inducteurs en ligne droite, cependant, ne sont pas très inductifs. Bien que cela affectera l'impédance globale de l'antenne, cela peut être traité en utilisant des techniques d'accord d'antenne habituelles et devrait avoir un effet mineur. Il n'y aurait des pertes que si le noyau en acier est saturé magnétiquement, ce qui est peu probable étant donné la forme de l'inducteur, la faible inductance et la faible puissance de cet inducteur.
Ce n'est tout simplement pas vrai. Les pertes par hystérésis se produisent même lorsque les matériaux magnétiques ne sont pas saturés. Étant donné que le champ magnétique dû au courant électrique variable dans le temps est responsable de l'effet cutané, je ne suis pas tout à fait sûr que les pertes d'hystérésis ne soient pas significatives.
On dirait que vous avez un sujet de recherche intéressant. J'espère que vous enquêterez et que vous rapporterez.
Je l'ai posté sous forme de question à electronics.SE: [Comment calculer les pertes d'hystérésis d'un inducteur en ligne droite?] (Http://electronics.stackexchange.com/questions/99352/how-do-i-calculate -les-pertes-d'hystérésis-d'un-inducteur-en-ligne-droite)
J'ai aussi [demandé sur physics.SE] (http://physics.stackexchange.com/q/98774/24140). Pas encore de bouchées. Je n'ai pas non plus trouvé d'informations pertinentes dans les fiches techniques du fabricant. Nous ne saurons peut-être jamais!


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