Materials

Материали за изработване на антени                 Неоспорим факт е, че най-употребяваните материали за изработка на антени са мед и алуминий, но понякога може да се сблъскаме с проблеми с намирането на подходящ материал и да ползуваме някакъв заместител, както и с правилното им използуване.            Известно е, че в антените протичат високочестотни токове, за които е характерно, че се разпространяват по повърхността на проводниците или така наречения “скин” ефект.  Фактически токовете текат на дълбочина няколко десетки микрона от повърхността на антенния проводник, което изисква тя да бъде еднородна гладка и чиста. Сечението на проводника по-скоро е лимитиращо от гледна точка якост на опън. Тънките медни и алуминиеви проводници нямат достатъчна якост на опън, което води до тяхното нееластично удължение и изменение на резонансната честота, както и разкъсване при зимни условия от обледеняване и натрупан сняг. Поради тази причина, за да имаме надежден  жичен дипол за 80 м трябва да използуваме  меден или алуминиев проводник с диаметър не по-малък от 4 мм. Знаем колко неприятен факт е скъсването на антенния проводник през зимата. Ето защо много радиолюбители използуват или биметален проводник или многожичен меден проводник с втъкани стоманени жички (проводник за полеви телефони).          Биметалният проводник всъщност е помеднен стоманен проводник, който има повърхностните свойства на медта и механичната якост на стоманата. За съжаление не винаги биметалния проводник е достъпен. Понякога трудно се намира и многожичния телефонен проводник. Бихме ли могли да заместим скъпия меден проводник с някакъв друг, по-лек и по евтин, например стоманен? Отговорът лесно можем да намерим от данните в таблица 1.                                             Специфично съпротивление на някои проводници в nom*mm2/m                                                                                                                                                    Табл.1  Сребро          16        Желязо      100  Мед      17  Мека стомана   100 -197 Злато      23  Платина      106  Алуминий      27  Хром      132  Дуралуминий    27- 86  Калай      126  Манган      42  Калаено-оловна сплав   150 -180  Манганови сплави   50-143  Олово      206  Волфрам      55  Сребърно- никелова сплав      290  Цинк      59  Титан      540  Никел      69  Титанови сплави   482-1700  Кадмий      73  Неръждяема стомана    560-780  Месинг   40-110  Чугун    500-800  Бронз   91-212  Нихром      1000          От таблицата се вижда, че в сравнение с медните проводници, стоманените имат около 6 пъти по-високо специфично съпротивление. Видно е, че и калайдисаните проводници имат по-голямо специфично съпротивление дори и от стоманените. Но вижте, че цинка има два пъти по-добра проводимост от стоманата и само 3.5 пъти по-лоша от тази на медта. Следователно поцинкования стоманен проводник е два пъти по-добър от стоманения и би следвало да бъде предпочитан. Още по-вече, че поцинковани проводници се намират лесно и имат значително по-висока устойчивост на атмосферните условия, дори и от голия меден проводник. За механичната якост няма да говорим.          Проводниците от неръждяема стомана, които имат високо съдържание на хром и ванадий, също не са пригодни за антени, макар, че имат отлична механична якост на опън.

Влияние на материала върху параметрите на антената              Интересно, какво е влиянието на материала върху показателите на антената. Cebic – W4RNL дава следните данни от проведени изследвания върху дипол за 7MHz, изработен от проводници с диаметър 1.5 мм от различен материал. Табл.2  Материал  Проводимост,S/m Усилване,dBi   Импеданс,Ом Ефективност, %   Без загуби  Идеален  2.13  72.2 + j 0.1  100  Сребро  6.2893 е7  2.04  73.7 + j 1.4  98.09  Мед  5.8001 е7  2.04  73.7 + j 1.5  98.01  Чист алуминий  3.7665 е7  2.02  74.1 + j 1.8  97.54  Дуралуминий  2.4938 е7  2.00  74.6 + j 2.2  96.98  Месинг  1.5625 е7  1.96  75.2 + j 2.7  96.19  Фосфорен бронз  9.0909 е6  1.91  76.2 + j 3.6  95.02  Неръж. стомана  1.3889 е6  1.55  83.0 + j 8.8  87.53              От таблицата се вижда, че от проводимостта на материала (специфичното съпротивление), зависи импеданса, усилването и в най-голяма степен ефективността.              Cebic е направил и друго изследване със жичен дипол за 4 MHz. Задал е приблизително еднакви ефективност, усилване и импеданс и е търсил съответните геометрични параметри на проводниците от различни материали.   Табл.3  Материал  Ефективност,% Усилване,dBi   Импеданс,Ом  Дължина,m   Диаметър,mm  Неръж. стомана  91.64  1.75  78.3 + j 0.1  36.36  3.3  Фосфорен бронз  91.75  1.75  78.3 + j 0.4  36.46  1.3  Месинг  92.06  1.77 78.1 + j 0.1   36.50  1.0  Дуралуминий  92.08  1.77  78.1 + j 0.0  36.52  0.8  Чист алуминий  91.88  1.76  78.3 + j 0.5  36.53  0.6  Мед  91.76  1.75  78.4 + j 0.5  36.55  0.5  Сребро  92.08  1.77  78.2 + j 0.4  36.57  0.5           От таблицата се вижда, че за да се получат еднакви резултати, диаметъра на проводниците с по-голямо съпротивление трябва да се увеличава, което съответно води и до скъсяване на тяхната дължина.           От приведените данни се вижда, че право на съществуване имат и антените от стоманен проводник и особенно от поцинкован такъв, но с увеличен диаметър. За вертикални антени могат да се използуват поцинковани стоманени тръби.

Контактна съвместимост              Друг важен момент при изработването на антени е използуването на съвместими материали. Под влиянието на атмосферните условия и неминуемото окисляване на повърхностите на проводниците, в мястото на контактуване на два различни материала, поради несъвместимост, може да се образуват галванични двойки, водещи до увеличено контактно съпротивление, детектиране на ВЧ сигнали и увеличаване на шума от антената. Ето защо трябва да се обръща особено внимание на използуването на различни материали при направата на антени, от гледна точка на тяхната съвместимост.                                                                                                                                                     Табл.4  Материал  Алум.  Бронз  Дуралум  Месинг   Мед    Калай  Калаено- оловен  припой  Стомана  Хром  Цинк Алум.  да  не  да  не  не  не   не да  не  да  Бронз  не  да  не  да  да  полу  полу  не  да  не  Дуралум  да  не  да  не  не  не  не  да  не  да  Месинг  не  да  не  да  да  полу  полу   не да  не  Мед  не  да  не  да  да  полу  полу  не  да  не  Калай  не  полу  не  полу  полу  да  да  да  -  да  Калаено- оловен припой   не  полу  не  полу  полу  да  да  да  -  да  Стомана  да  не  да  не  не  да  да  да  да  да  Хром  не  да  не  да  да  -  -  да  да  да  Цинк  да  не  да  не  не  да  да  да  да  да                От таблица 4 се вижда, че е недопустимо да се свързват алуминиеви елементи с медни, бронзови, месингови и калайдисани скоби и детайли. Свързването на медните жила на фидерната линия с алуминиевите антенни елементи трябва да става с поцинковани стоманени скоби или втулки. Свързването на медните, бронзовите и месингови детали трябва да става с хромирани винтове, шайби и гайки. Калайдисаните детайли добре контактуват с поцинковани пластини и шайби.           На съвместимостта на материалите трябва да се обръща особено внимание. Само след няколко месеца несъвместимите двойки започват да създават проблеми, което е обяснение, защо първоначално добре работещата ви антена, след време започва да се държи малко странно.