Vilka material är bra att bygga antenner av?

S

SM6WCQ

Member
Hej på er allihop!

Jag tänkte starta en tråd här för att diskutera och samla kunskap och expertis om vilka material som är bra att bygga antenner av och varför.

Några frågor/ämnen att diskutera:

Först lite om antenner som inte är av typen trådantenn. Alltså GP, yagi och dylikt.

Aluminium:
Varför är detta material så vanligt? Är det bara för att det är så lätt (och lättarbetat)?
Hurdan är skin-effekten på aluminium? Bra / dålig / varken eller?
Hurdan är hastighetskoefficienten (eller vad den nu egentligen kallas) för aluminium?
(Den som man brukar räkna med 0,96 för koppartråd.)

Koppar:
Varför används detta så sällan? Det borde väl vara mkt bra p.g.a. dess
ledningsförmåga, eller? Är det bara för att det är dyrt och väger mer än aluminium?
Hurdan är skin-effekten på koppar? Bra / dålig / varken eller?

Mässing:
Är detta material bra att bygga antenner av? Varför / varför inte? (Ett billigare alternativ
till koppar?)
Skineffekten?
Hastighetskoefficienten?

Åsså lite trådantenner:
Att bygga trådantenner av vanlig koppartråd är ju inte helt ovanligt, och förmodligen
ganska bra.
Men hur blir det om man bygger av ståltråd istället? (Eller nåt annat
trådlämpligt icke-koppar material.)
Vad händer?
Hur påverkas antennens olika parametrar?


Mycket att läsa och mycket att svara på, men kan du tillföra något så är det naturligtvis väldigt tacksamt. Många som tillför lite blir snart en stor samlad kompetens. Bra att ha för oss som gillar att bygga egna antenner efter olika idéer..

73 och tack!
/SM6WCQ Markus
 
Varför man inte använder koppar beror förmodligen på att det är för mjukt.
En antenn av koppar med samma dimensioner som en i aluminium skulle ganska snart böjas, dock inte knäckas..
Om man nu inte talar om någon legering, t.ex med krom, då skulle det säkert gå bra.
Koppar har ju också högre densitet än aluminium, så det skulle även bli ganska tungt...
 
Aluminiumlegeringar som antennbyggmaterial utgör förmodligen den bästa kompromissen mellan mekanisk styrka, vikt och elektriska egenskaper.

Det som du kallar "hastighetskoefficienten" är mer egentligt kvoten mellan
våghastigheten i ett realiserbart antennelement och våghastigheten i ett oändligt tunt element i fria rymden.

Den främsta bidraget till denna är ändeffekterna (=ändarnas kapacitans mot omgivningen) och inverkan av antennens vågimpedans, vilka inte påverkas nämnvärt av antennens material. Däremot inverkar antennelementets diameter påtagligt.

Andra material, som järn och mässing, har högre resistivitet än koppar och aluminium.
Därför blir de resistiva förlusterna större i antennen, men för små antenner av mässing är
inverkan liten jämfört med andra förluster i praktiskt utförbara antennsystem.
Däremot påverkas antennens förluster märkbart om den utförs av ferromagnetiska material som järn och stål. Detta beror dels på den högre resistiviteten, och dels på att
ferromagnetiska material har ett mycket mindre skindjup än omagnetiska material.

Professionella antennbyggare som behöver stålets hållfasthet och kopparns ledningsförmåga brukar använda tjockt förkopprad ståltråd, s.k. "Copperweld".

Bygger man en trådantenn i t.ex. ren järntråd kommer man att finna att den får en något större bandbredd och en något högre matningsimpedans när den sitter nära marken.

Det kan diskuteras om dessa förluster har någon praktisk inverkan på antennsystem
av den typ som radioamatörer kan sätta upp. När man simulerar t.ex. dipoler i fri rymd går det att se påverkan av antennmaterialet, men när en antenn sitter nära marken brukar markförlusterna vara helt dominerande.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Last edited:
DL-tråd

Har läst att försvarets DL-tråd, koppar+stål, är bra till trådantenner. Hållfast och bra ledningsförmåga. Kan man räkna med 0,96 även här?
 
man kan ju också försöka generalisera materialval därför att:

- för stela konstruktioner på KV banden är det alltid aluminium eller för quad antenner en kombination av komposit och koppartråd.
Kvaliteten på Alu prutar man inte på av hållfasthetsskäl - som man gör på mindre t.ex TV antenner(som ibland har rullade rör med skarv och är gjort av ett mjukare Alu material. Det finns ju en materialspecifikation T-nånting som passar antenner. Samma sak gäller kompositvalet för spridare i quads.

-För mjuka konstruktioner (trådantenner) på KV banden där antennen är mindre än en wl lång och där antennhöjden är "normal" borde det vara svårare att kunna se eller uppleva skillnaderna mellan koppartråd och t.ex galvad elstängseltråd. Men visst - det går att mäta en skillnad. I praktiken (vid QSO) spelar skillnaden ingen roll på KV.
Även här styr valet av material ofta av hållfasthetsskäl om man har långa spann.

För VHF/UHF har hållfastheten inte samma betydelse så där går det att återanvända TVantennmaterial i Alu - vilket jag gjort många ggr. på antenner för 50/144/432MHz.

Att börja fundera på egenskaper för antennmaterial (eller mekanik/substrat) i antenner börjar bli intressant först över 1GHz(?) där koppar(ofta med nått stänk av zink) får klart kännbara förluster om man använder etsade antenner på t.ex glasfiberlaminat FR4 etc. Man överger då FR4, pga dessa grova struktur mellan koppar/glasfiber, och istället används bättre koppar och substrat med lägre förluster i dielektrikum.
 
Tackar för detta! Det blev precis som jag önskade mig. En perfekt början på en bra tråd.

Mer kommentarer emottages tacksamt!

73 de SM6WorldCQ / Markus
 
"Har läst att försvarets DL-tråd, koppar+stål, är bra till trådantenner. Hållfast och bra ledningsförmåga. Kan man räkna med 0,96 även här?"

1000DL har en såpass tjock isolering att våghastigheten minskar något jämfört med
oisolerad tråd. En uppskattning i MF/HF-området är att en antenn av 1000DL har en elektrisk längd som blir 2 - 4 % längre än den fysiska.

Korrektionsfaktorn för 1000DL skulle därmed bli c:a 0,93.
Dock kommer alla sådana här faktorer att påverkas av antennens höjd över marken och av markens elektriska egenskaper.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Hur kommer det sig att isoleringen påverkar?

Antagligen kommer jag använda isolerad tråd oavsett vad svaret blir för att det är ett så lättillgängligt antennbyggmaterial men det kan vara kul att veta.

Jonny - SM0NGL
 
sm0ngl said:
Hur kommer det sig att isoleringen påverkar?

Antagligen kommer jag använda isolerad tråd oavsett vad svaret blir för att det är ett så lättillgängligt antennbyggmaterial men det kan vara kul att veta.

Jonny - SM0NGL
Click to expand...

Isoleringen gör att resonansfrekvensen ändras något, tror att trådlängden blir något längre jämfört med en oisolerad, men det är bara fråga om ett par % det handlar om. Det skiljer också på tjocklek och andra faktorer.
 
Orsaken till att våghastigheten minskar något utefter en isolerad ledare
beror i korthet på att energin färdas precis i gränsytan mellan metall och omgivande isolering. Det finns en radiell fältkomponent som har ett maximum precis på
ledarens utsida, och när isoleringen har en tjocklek som börjar bli i samma storleksordning
som ledarens radie har också våghastigheten i isolermaterialet ett visst inflytande.

Om man skulle tänka sig en antenn som är helt överdragen med ett tjockt isolermaterial
så skulle den relativa våghastigheten närma sig gränsvärdet 1/roten(dieltalet) när tjockleken på isoleringslagret blir stort jämfört med antennens dimensioner.


73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top