การเลือกวัสดุท่อนำคลื่นแบบแข็งต้องประเมิน การนำไฟฟ้า การถ่ายเทความร้อน ความแข็งแรงและต้นทุนของชิ้นงานสำเร็จ วัสดุแกน ผิวภายใน ชั้นชุบและรอยต่ออาจทำหน้าที่ต่างกัน ชื่อทองแดง อะลูมิเนียมหรือพลาสติกอย่างเดียวจึงยังไม่ใช่ข้อกำหนดสมรรถนะ RF
กำหนดโครงสร้างก่อนเลือกวัสดุ
ท่อนำคลื่นโลหะกลวงกำหนดสนามด้วยขอบเขตตัวนำ ส่วนท่อนำคลื่นไดอิเล็กทริกใช้คุณสมบัติของวัสดุและโครงสร้างอีกแบบหนึ่ง พลาสติกเปล่าไม่ใช่วัสดุทดแทนผนังโลหะที่ใช้ได้โดยไม่เปลี่ยนการออกแบบ
สำหรับตัวเรือนพลาสติกที่เคลือบโลหะ ชั้นนำไฟฟ้าต้องต่อเนื่องและยึดเกาะได้ รวมทั้งมีความหนาและความเรียบตามการออกแบบ ต้องตรวจความเสถียรของรูปทรงตัวรองรับด้วย ไม่ใช่เพียงเพิ่มโลหะแล้วถือว่าเหมือนท่อทองแดงทุกประการ
1. การนำไฟฟ้าและความสูญเสียที่ผิว
ทองแดงเหมาะกับงานที่ต้องการการนำไฟฟ้าสูง แต่อัลลอยด์ อุณหภูมิและสภาพผิวมีผล สำหรับตัวนำที่ดีแบบไม่เป็นแม่เหล็ก ใช้ค่าประมาณ Rs = √(πfμ/σ) และความลึกผิว δ = √[2/(ωμσ)]
ตัวอย่างทองแดงที่สมมติ σ = 5.8 × 107 S/m และ μ ≈ μ0 ที่ 10 GHz ให้ δ ประมาณ 0.66 µm นี่แสดงความสำคัญของผิว RF ไม่ใช่ความหนาผนังหรือชั้นชุบขั้นต่ำที่ใช้ได้กับทุกผลิตภัณฑ์
ความขรุขระ ชั้นรองชุบ รอยต่อและการสะท้อนมีส่วนในผลรวมด้วย ทองเหลืองอาจมีข้อดีด้านการผลิต แต่ค่าการนำขึ้นกับส่วนผสม การชุบทองก็ไม่ได้ทำให้ความสูญเสียต่ำที่สุดเสมอไป เพราะยังมีหน้าที่ด้านหน้าสัมผัสและการปกป้องผิว
2. การนำความร้อนและการขยายตัว
การนำไฟฟ้าใช้หน่วย S/m ต่างจากการนำความร้อนที่ใช้ W/(m·K) ความร้อนจาก RF ต้องถ่ายออกผ่านผนัง รอยสัมผัส ฐานและสภาพแวดล้อม การนำความร้อนสูงเพียงอย่างเดียวไม่กำหนดพิกัดกำลังทั้งชุด
ในตัวอย่างการขยายตัวอิสระ ΔL = αLΔT ถ้าสมมติ α = 23 × 10−6/K, L = 100 mm และ ΔT = 40 K จะได้ 0.092 mm การยึดรั้งและอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความเค้นและการเสียรูปเพิ่มได้
อย่ากำหนดว่าทองแดงเริ่มเกิดออกไซด์เฉพาะเมื่อเกิน 150 °C หรือวัสดุทุกชนิดใช้ได้ในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงผิวขึ้นกับเวลา บรรยากาศและการป้องกัน ส่วนหน้าต่าง กาวและซีลอาจจำกัดอุณหภูมิก่อนตัวท่อ
3. มวล ความแข็งแรงและกระบวนการผลิต
อะลูมิเนียมมีความหนาแน่นต่ำกว่าทองแดง แต่ต้องระบุอัลลอยด์ ความหนาผนัง หน้าแปลนและฐานรองรับของแต่ละแบบ หากชิ้นงานต้องเพิ่มความหนาเพื่อรับแรง อัตราลดน้ำหนักจะไม่เท่าการเปรียบเทียบเนื้อโลหะปริมาตรเท่ากัน
ความง่ายในการกลึง ขึ้นรูป บัดกรีแข็งหรือเชื่อมขึ้นกับวัสดุและขั้นตอน ตรวจการเสียรูปหลังการเชื่อมและค่าคลาดเคลื่อนของช่องเปิดภายใน โดยเฉพาะบริเวณรอยต่อและช่วงเปลี่ยนหน้าตัด
สเตนเลสอาจมีบทบาทด้านโครงสร้างหรือสภาพแวดล้อม แต่ไม่ได้มีความสูญเสีย RF ต่ำเท่าทองแดงโดยอัตโนมัติ หากใช้ชั้นนำไฟฟ้าปิดผิว ต้องกำหนดชั้นนั้นพร้อมคุณภาพการยึดเกาะและการตรวจรับ
4. ต้นทุนรวมและหลักฐานตรวจรับ
ราคาวัตถุดิบเป็นเพียงส่วนหนึ่ง รวมค่าเครื่องมือ งานผิว การประกอบ การตรวจมิติและการทดสอบ RF ด้วย ไม่มีส่วนลด 30% หรือระยะคืนทุนเดียวที่ใช้กับทุกชิ้นส่วนอะลูมิเนียม
เปรียบเทียบชิ้นงานที่มีความถี่ โหมด ความยาวและเงื่อนไขทดสอบเท่ากัน ระบุว่าค่าเป็นค่าทั่วไปของตัวอย่างหรือขีดจำกัดที่รับประกัน การนำไฟฟ้าของเนื้อวัสดุไม่ใช่ใบรับรองการสูญเสียของชิ้นงานประกอบ
วัสดุไม่ใช่ตัวกำหนดขอบเขตความถี่ทั้งหมด
ในท่อโลหะอุดมคติที่บรรจุอากาศ รูปทรงและขนาดกำหนดความถี่ตัดหลัก ส่วนวัสดุจริงเพิ่มความสูญเสียและผลด้านการผลิต การเปลี่ยนจากอะลูมิเนียมเป็นทองแดงไม่ได้ทำให้หน้าตัด WR เดิมรองรับทุกย่านความถี่
ตัวอย่าง WR-90 ใช้ทั่วไปที่ 8.2–12.4 GHz แต่พิกัดชิ้นงานทั้งชุดยังขึ้นกับหน้าแปลน ช่วงโค้ง ทรานซิชันและส่วนประกอบอื่น ตรวจการสะท้อนและการส่งผ่านตลอดย่านที่ต้องใช้
ข้อมูลในใบขอเสนอราคา
- ย่านความถี่ โหมดและหน้าตัด
- วัสดุ อัลลอยด์ สภาพวัสดุและความหนา
- ผิวภายใน ชั้นชุบและข้อกำหนดรอยต่อ
- โหลดทางกล อุณหภูมิ ความดันและกำลัง RF
- เกณฑ์มิติ การสะท้อน ความสูญเสียและการทำซ้ำ
ดูตารางวัสดุนำไฟฟ้าและหลักการสูญเสียของท่อนำคลื่นเป็นพื้นฐาน ค่าตารางอ้างอิงต้องไม่แทนข้อมูลวัสดุจริงและผลทดสอบผลิตภัณฑ์ที่สั่งซื้อ
