עליית חומרים Composite בעיצוב Yagi Antenna

במשך כמעט מאה שנים, האנטנה Yagi-Uda שימשה כעמוד השדרה של תקשורת רדיו כיווןית.הפריסה הפשוטה אך יעילה של אלמנט המונע, רפלקטור, ואחד או יותר מנהלים מייצרים רווח גבוה ויחס חזיתי מצוין לגיבוי היסטורי, האנטנות הללו נבנות מאלומיניום וחומרה של אל-חלד, אשר מכתיבים על ידי מוליכות, עלות, זמינות, כמו גם על ידי פיתוח של חומרים סביבתיים, ולאמץ יותר, ולא ניתן היה מסוגל להגיע למהנדסים חדשים של חומרים סביבתיים, ולאמץ יותר, אלא גם חומרים מתקדמים יותר, ולאמץ יותר, אלא גם חומרים סביבתיים.

מה הם חומרים Composite?

חומר מורכב הוא שילוב מונדס של שני או יותר המרכיבים שנותרו נבדלים ברמת המאקרוסקופ אבל לעבוד יחד כדי לספק נכסים לא יכול לספק לבד, בדרך כלל חומר אחד יוצר ממטריקס - לעתים קרובות a פולימר סרן פולימר כגון epoxy, פוליסטר, או ויניל vinyl scent כוח - בעוד השני משמש חיזוק, כמו סיבים זכוכית, פחמן, סיבים, aidramworld (Ker) או מינרלים טבעיים, במיוחד, במיוחד, 000 כוח מגנטיים, או כוח חזק.

תהליכי הייצור המשמשים לעצב תרכובות - סינון רוח, כפייה, שרף העברה עובש, וסיבים אוטומטיים מיקום - מאפשר שליטה מדויקת של אוריינטציה סיבים וגיאומטריה חלק.זה אומר אלמנט אנטנה ניתן לייעל לא רק עבור גרור אווירודינמי או רוח הישרדות, אלא גם עבור התנהגות דיאלקטרית מסוימת.לדוגמה, מנהל עשוי סיבי E-D-משקל בטמפרטורה נמוכה יכול להיות פתוח עם יכולת חשמלית לחלוטין.

ירידה במשקל ויציבות ה-Structural

אנטנה יאגי המסורתית מסתמכת על צינורות אלומיניום עם עוביים מספיק כדי לשרוד רוח, קרח, ואת הגמישות החוזרת חוזרת שמגיעה עם שנים של שירות.התוצאה היא לעתים קרובות מבנה שמשקל הרבה יותר מאשר עיצוב אלקטרומגנטי דורש.חומרים Composite לתקוף בעיה זו בשורש שלה.G Glass-reinforces הופך להיות עם עוביים כי ההתאמה של אלומיניום שווה ערך תוך כדי במשקל של 30% פחות גבוה, 000, 000, 000 פחות גבוה יותר של חומרים מגנטיים, 000 פחות כוח פחמן, 000, 000 פחות גבוה יותר, 000 פחות כוח פחמן, 000, 000 פחות כוח פחמן חזק יותר, 000 פחות כוח פחמן חזק יותר, 000, 000 כוח, 000 חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 כוח חזק יותר, 000 פחות חזק יותר, 000 חזק יותר כוח חזק יותר כוח חזק יותר כוח חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר כוח פחמן חזק יותר, 000 חזק יותר כוח פחמן חזק יותר כוח חזק יותר כוח פחמן חזק יותר, 000 כוח חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר, 000 כוח חזק יותר, 000 כוח חזק יותר, 000 כוח פחמן חזק יותר כוח חזק יותר, 000 כוח חזק

חיסכון במשקל הופך קריטי במיוחד ביישומים ניידים, ניידים וימיים.י.ה-שדה-דה-דה-מטוריד יאגי המיועד לתקשורת חירום או תחרות רדיו חובבנית הוא מעשי הרבה יותר כאשר האלמנטים הארוך ביותר שלה ניתן לטפל על ידי אדם אחד ללא סיכון נזק.על כלי רכב נעים או כלי רכב, מסה נמוכה יותר מצמצם את כוחות הדלוטיום הנטועים באופן ישיר במהלך המגרש, שיפור היציבות והיגוי של הדיוק של מעקב לווייני או לטווח ארוך-יתר של תחנות דלק מתוחכמות:

כיצד ניכוי משקל מתורגם לחיסכון ברמת מערכת

היתרונות של רכיבי אנטנה קלים קזקד באמצעות ההתקנה כולה. a rotator מדורג עבור 50 ק"ג עלויות באופן משמעותי פחות מאשר אחד מדורג עבור 100 ק"ג, חלקי מגדל יכול להיות מדד בהיר יותר, דרישות הבסיס מתכווץ, ועלויות המשלוח יורדות. עבור התקנה מסחרית עם עשרות אנטנה, חיסכון אלה מצטבר.בנוסף, הרגע הצמצם של inertia פירושו כי מתנפחים ניסיון נמוך יותר כדי להאצה במהלך צמצום ו decelation, להאריך את החיים שלהם לעתים קרובות.

התנגדות קורוזיה ודידות סביבתית

מתכת שנחשפו לאלמנטים המידרדרים לאורך זמן.אלומיניום, בעוד שבאופן טבעי עובר, עדיין סובל קורוזיה גליונית כאשר במגע עם מתכות מסיסמות, במיוחד במלח או סביבות תעשייתיות.מאטים פלדות ללא פלדה יכולים לפורש, ואפילו סגסוגת אלומיניום גבוהה של פחמן מתוחה ללא לחץ דם חזק, לאחר שנים של חשיפה.

חסינות זו לקורוזיה היא בעלת ערך במיוחד בהתקנות החוף והיבשות. מכ"מים ימיים, מערכות AIS ו-VHF חוזרים אנטנות רכובות על אורהאוס או פלטפורמות צף לסבול ערפל מלח ללא רחמים. פלדה ורכיבי אלומיניום בהגדרות אלה דורשים בדיקה תכופה והחלפת, אבל צמיגים מורכבים יכולים להפעיל ללא תחזוקה לכל החיים העיצוביים של המבנה התומך.

עקבו אחרי Dielectric and RF Performance

התנהגות אלקטרומגנטית של אנטנה נשלטת לא רק על ידי הצורה של המוליכים שלה, אלא גם על ידי הסביבה dielectric הסובב אותם.אלמנטים מתכתיים מסורתיים הם יותר או פחות מנצחים מושלמים; הם תומכים זרם הנוכחי עם אובדן מינימלי, אבל נוכחותם באופן בלתי נמנע מפריעה את הדמות הקרובה, ובעיצובים מסוימים, מגבילים את רוחב הפס הנגדי או חומרים מתואמים, יכולים לפתח את הדלת כדי לגוון את הסביבה הנטוטית.

דוגמה רלוונטית היא השימוש ב-Silgins ב-bem Yagis לטווח ארוך עבור nanosignal VHF ו- UHF עבודה. a מתכת בום, אלא אם כן בזהירות מבודדים מהאלמנטים, מציג הפיכה קיבולית כי שינוי אלמנט משמרת של נקודות קצה אלמנט מתקדמות יכול גם למנוע ערימה של מערכת קרינה מורכבת. a סיבים, עם נחיתות יחסית קרוב לזה של אוויר ואימפולסיביות נית, כגון נית, אשר יכול להפחתת ביצועים מורכבים כגון הפיכה של הפיכה (Mogispertating) אשר יכול לשנות את התבנית מורכבת של פחמן-הכולל את הפחתת כוח פעולה משולבת (Mophan) עבור אנטנות משולבת אנטנותן).

שליטה על Permittivity באמצעות בחירה בסיבים

הקבוע הדיאלקטרי של חלק מורכב יכול להיות מונדס על ידי בחירת חיזוק הנכון. E-glass יש אישור יחסי סביב 6.0 ב 1 מהרץ, בעוד S-glass קרוב יותר ל 5.0. Quartz סיבים לרדת בערך 3.8, ו- pus טהור אח מבולגן יכול להגיע מתחת ל-3.5. על ידי שילוב של חיזוקים אלה עם מעצבים חשמליים נמוכים-מחדשנים כגון cateian או FE מאפשר יכולת ייחודית זו.

חירות עיצוב ו Aerodynamic Shaping

צינורות אלומיניום וצנרת נמשכים מעצירים את המעצב המכאני אל לוח מוגבל של חלקים: עגול, מרובע, או אולי זרם צורות מדמיע מדמיע אם התקציב מאפשר. Composites יכול להיות מעוצב כמעט כל צורה שניתן לדמיין וניתן במודל CAD. זה חופש מאפשר אלמנטים אנטנה דק עם מיזמים אוויריים אופטימיזציה כי להפחית את רוח ושטף תוך שמירה על אורך קבוע יעיל של אלקטרואקטיבית כי יש שיפור יעיל יותר מאשר חלקי אוויריבית באופן מדויק, אך ורק על פני שטח מתוחה באופן איטי יותר מאשר גירוי איטי יותר מאשר מתחמי, אך ורק על פני שטח מתכתי משקל קצר יותר מאשר מתחמי, אך ורק על פני טווח איטי יותר מאשר גירוי אווירי, אך ורק על פני טווח איטי יותר מאשר מתחמי, אך ורק על פני טווח איטי יותר מאשר מתחמי, 000 מתוחכמות גבוהה יותר מאשר מתחמי, 000 איטי יותר מאשר מתחמי, 000 טמפרטורה גבוהה יותר מאשר מתחמי, 000 טמפרטורה גבוהה יותר מאשר מתחמי, 000.

אותו יכולת עובש תומכת תכונות משולבות כי יהיה יקר או בלתי אפשרי לייצר עם מתכת. הרציפים, קידוד מתאים בלוקים, ערוצי ניהול כבל, ואפילו רשתות נוגדות מוטבע יכול להיות מוטבע ישירות לתוך החלק המורכב. זה איחוד מקטין חלק, מבטל את המריצומים מתכתיים ביותר (אשר יכול לפעול כמו מקרי קרינה או מקורות תת-ממדיים), ומהירויות גבוהות יותר של ייצור מתכתי זה יכול להיות מורכב יותר, לעומת כמה צורות מורכבות של חומר מתכת.

יציבות תרמית והתרחבות נמוכה

חימום סולארי גורם לכל החומרים להתרחב ולחוזה, לגוון אלמנטים אנטנה ולשינוי תדירות resonant. ההרחבה של אלומיניום של התרחבות תרמית הוא גבוה יחסית - 23 × 10-6 לדרגה Celsius - כלומר אלמנט חד סנטימטר אורך על ידי 0.023 מ"מ עבור כל רמה של עלייה.

יציבות ממדית זו גם מועילה למערךים גדולים של מערכות בין-תחומיות ומערכות בין-תחומיות בשימוש באסטרונומיה רדיו ומחקר אטמוספרי.כאן, קוהרנטיות שלב בין אלמנטים של יאגי מרובים יש לשמור על דיוק של חלק מאורך גל. Composite מבנים עם אפקטיביות הרחבה מותאמות להסיר משתנה אשר אחרת ידרוש קיטוב פעיל או הנדסה מכנית.

חיים חמים ושומן

רטט מושרה רוח הוא מורכב יותר מאשר קצבה; זה גורם עייפות סדק במפרקים, חומרי חומרה רופפת, ויוצר רעש מיקרופוני במערכות קבלה של מערכות. מתכת, במיוחד אלומיניום, יש יחסית נמוך אי-טרימונים לחות מזהמים, כלומר הם מצלצלים כמו פעמון כאשר הם נרגשים מחסנים של מחזוריים ארוכים יותר, הודות לטבע האנגנטיסטי של ממטריקס וחיכוך בין סיביר במהירות גבוהה יותר, כלומר, לחץ דם גבוה יותר, למנוע מתחמי.

חיי עייפות הם אזור שבו מורכב לעתים קרובות מתכות מחוץ לרמה על ידי שולי רחב. בעוד אלומיניום יש גבול סיבולת מוגדר היטב מתחתיו זה יכול לשרוד מחזורים אינסופיים, כי הגבול רגיש לשרטוטים משטחים, בורות קורוזיה, פגמים מולדים - תכונות מונו של עלות שדה-a להרכיב אנטנה מורכבת. Composites, אם הדגישו מתחת לנזקים גבוהים יחסית שלהם, יכול לעמוד בעשרות מיליוני פגעי מתכת עם ירידה יעילה במיוחד עבור אובדן מורכב של נוזל זה.

עלויות ומגמות ייצור

התפיסה כי מורכב הם משתהים יקרי אש, אבל מבט מקרוב על על עלות מחזור חיים הכולל מצייר תמונה יותר ממתאמת.העלות החומרית הגולמית לקילוגרם של CFRP ברמה אווירית הוא אכן גבוה יותר מאלומיניום, אבל ההבדל מתכווץ כאשר גורם חיסול של פעולות משניות כמו aodizing, ריתוך, ומכניקה הרבה יותר מהירה ייצור אוטומטי כגון סיבים נמוכים יותר מאשר לפעמים מתכתיים קטנים ציפוי יעיל יותר מאשר אלמנטים מתכתיים לעתים קרובות.

עבור מערכות מסחריות וצבאיות בקנה מידה גדול, החיסכון בתחזוקה לבדו יכול להצדיק את הפרמיה העליונה. תחנת בסיס סלולרי Yagi כי לעולם לא צריך לחזור על ידי קורוזיה או סחף תרמי להימנע מאלפי דולרים במשאיות מתגלגל מעל חיי שירות 20 שנה שלה.הזמינות הגוברת של סיבי פחמן ממוחזרים ו recy מבוססי recysecting את הפער תוך שיפור טביעת הרגל הסביבתית של אנטנה מורכבת של סוף החיים: כמו גם עבור צינורות 1F מרוקדת לאחור עבור צינורות מרוקדת מחדש של חברות מקודמתים על ידי אנטים, כמו גם על ידי אנטים מורכבים, כמו גם על ידי אנטנות מבוססת פחמן ו-F מרוקנות מבוססת biocy מבוסס על ידי אנטנות מרוקחות על ידי אנטנות מרוקנת מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות 1F מקודמות, 000 תוכנן כעת, 000 תוכנן כעת, 000 תוכנן מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מודל מחדש של צינורות מחדש של צינורות מקודמת, 000 עבור צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות מחדש של צינורות 1F מקודמת כי הם מקודמת כימותק

יישום מעשי והתאמה

אנטנה של Yagi חייבת בסופו של דבר, יש אלמנטים התנהגותיים. Composites הם insulators על ידי הטבע, אז איך אנחנו לשלב חומרים ניקליים לא מוליכים עם צורך של זרם RF הנוכחי? הגישה הפשוטה ביותר היא להשתמש מרוכבים עבור החלקים מבניים - בוז, אלמנט תומך, תוך שמירה על חוטים מתכתיים או צינורות עבור האלמנט המונעים, רפלקטיביים ביותר, ופילוסופיה זה יכול להיות ממתכתית, בעוד כמה יתרונות מתכתי מתכתיים יותר ממתכתיים, תוך שמירה על פני השטח מורכב יותר.

טכניקה נוספת היא שילוב של סיבים מוליכים ישירות לתוך המסובייק במהלך השכבות. על ידי שילוב סלקטי של סיבים פחמן או סיבי מתכת ממונע לתוך הלוט בדרך הנוכחית הרצויה, האלמנט הופך למנצח שלו.האתגר כאן טמונה בניהול מוליכות אנזוטרופית מספיק של סיבי פחמן ולהבטיח חיבורים נמוכים של מחקר משותף.

יישומים אמיתיים ומקריות

היתרונות של מדפים דומים אינם תיאורטיים.מפעילי רדיו חובבניים כבר מעריכים את הזמינות של מפיץ סיבים, מאטס, ובודדים אינסטלטור לפרויקטים האנטנה שלהם.חברות כמו FLT:0M2 Antenna SystemsFLT:1 ואחרים השתמשו בפריחה מורכבת ואלמנטים תומכים בביצועים גבוהים שלהם VHF / UHF במשך עשרות שנים, השגת דפוס עמידות מעולה ושליטה ביצרנים אלה, 000 כדי להשיג את כל מיני מלחים ו-עשרים באופן מלא, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 000 000 000 של חומרים אלה, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 יעיל, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

בקצה השני של הסולם, מערך HF Yagi גדול למחקר ionospheric ו מכ"ם של ה-horizon ראו יתרונות מבנייה מורכבת.כאשר האלמנט משתרע על פני עשרות מטרים, החיסכון במשקל מ-CRP הופך משכנע.העומס המבני מופחת מאפשר מנגנוני רוטטור פשוטים וקרנות מגדל זול יותר, אשר יכול לעשות את ההבדל בין פרויקט אפשרי אחד כי לעולם לא משאיר את הלוחם אחד על פני שטח אחד, 000 ק"מ, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קל יותר, 000, 000 קל יותר, 000 קלושט, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000, 000, 000 קל יותר, 000 יכול לעשות את זה יכול לעשות את זה יכול לעשות את זה יכול לעשות את זה יכול לעשות את זה יכול לעשות את ההבדל בין סגסוגת נשמר על גבי לוח הגנה על בסיס כוח הגנה על גבי לוח אחד, 000 קלושט.

אתגרים ומייגים

אימוץ מרוכבים אינו ללא היורדים.משוט או מדפים מורכבים משחרר אבק דק שיכול להיות מסוכן אם ננעלו, הדורש אוורור הולם וציוד מגן.הצטרפות למתחרים דורש תשומת לב זהירה לבידוד גליוני; למרות שמנעו את עצמו מורכב פחות מנפיחות של אנטנות שדה, חלק פחמן ארוך יכול להאיץ קורוזיציה באלומיניום סמוך אם לחות היא בדרך כלל עם עצירות אופטית, כמו אנטים או אנטים.

מוליכות חשמלית של סיבים פחמן גם דורשת תשומת לב.סיבים פחמן הם מוליכים חשמלית, אם כי פחות מאשר נחושת או אלומיניום. כאשר נעשה שימוש כגורם מבני ליד האנטנה, זה יכול אינטראקציה עם השדה הקרוב ולשנות את דפוס הקרינה אם לא כראוי בחשבון בעיצוב.זה מטופל על ידי אוריינטציה נחווה זה, הוא בידוד מבנים פחמן מן הנתיב, או באמצעות סיבים זכוכית באזורים קרובים לאלמנטים המניעים אלה יכול להבין את העלולים למנוע את השבר בעוד מגבלות.

תחזית עתיד

המגמה לעבר חומרים מורכבים בבניית אנטנה היא מאיצה.התקדמות בייצור תוספים עכשיו לאפשר צורות מורכבות תלת-ממדיות עם חיזוק סיבים מתמשך, פתיחת האפשרות של אלמנטים יאגי מותאם אישית המיוצרים על הביקוש. nanocomposites בשילוב עם צינורות פחמן nanotubes או גרפן מבטיח אפילו יותר מורכב, פונקציונליות אלחוטית, טונה אלקטרומגנטית.

ההתפשטות של תרכובות לכל פלח שוק האנטנה נראית בלתי נמנעת.כפי שעלויות החומר ממשיכות לרדת ותהליכי הייצור נעשים יעילים יותר, העלות ל-DB של יאגי מורכב יותר ויותר לטובת החומרים החדשים.מהנדסים שמשקיעים כעת בהבנה עיצוב מורכב ומרקם יהיה מוצב היטב להוביל את הדור הבא של חדשנות אנטנה.

הצעות עיקריות ל- Yagi Builders ו-Integrators

  • (ב) ⁇ :0Weight Matters: FLT:1 מבני האורר להפחית את עלויות המגדל, להקל על ההתקנה ולשפר את הבטיחות בהקשרים ניידים וניידים.
  • (FLT:0Corrosion) הוא עלות נסתרת:FreaLT:1 , Composites להאריך את חיי השירות ולבטל תחזוקה שגרתית, במיוחד בסביבות ימיות ותעשייתיות.
  • גמישות עיצובית של 0Delectric משפרת את ביצועי RF: ibph:1 , תומך לא מוליכים לשמר דפוסים מודליים ומאפשרת שליטה מדויקת של אימפולסים.
  • (ב) ⁇ 0) אירודינמיקה ולחיצות: חליל 1 (בצורה של מרכיבים מורכבים יותר עומס רוח נמוך ודכא רטטים הגורמים לרעש ועייפות.
  • (ב) יציבותו של האלף: 1:1 ליד אפס הגדלה מורכבת לשמור אנטנה על תדירות ללא פיצוי פעיל.
  • (FLT:0) בנייה של Hybrid היא נקודת כניסה מעשית: ההרחבה: 1 שימוש ברכיבים מבניים תוך שמירה על מולטי מתכת מספק יתרונות מיידיים מבלי להמציא מחדש את נתיב RF.
  • (ב) ,0 Lifecycle Cost Wins: FLT:1 העלות הכוללת של בעלות על אנטנה מורכבת היא לעתים קרובות נמוכה יותר מאשר מתכת כאשר תחזוקה ועמידות נגרמות.

מסקנה

חומרים Composite הם מחדשים את מה שניתן בעיצוב האנטנה Yagi. על ידי נישואי חוסן מכני עם שקיפות אלקטרומגנטית, הם מאפשרים מבנים קלים, חזקים יותר, עמידים יותר מקודמיהם כל מטריים שלהם.היכולת להתאים כל היבט של החומר - החל מקבוע דיאלקטרי להתרחבות תרמית - נותן מהנדסים אנטנות רמה של שליטה כי היה בלתי נתפס לפני דור, בין אם עבור לוח זמנים מתקדם, כמו גם מתקני ייצור גמישים, הוא ממשיך להיות מורכב יותר, כמו גם מורכב יותר, כמו גם חומרים מורכבים יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 חזק יותר ויותר, 000, 000 יעיל יותר ויותר, 000, 000, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות מסוגל להמשיך את הביצועים יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר, 000, 000, 000 הולך להיות יעיל יותר ויותר,