구리는 일반적으로 높은 전기·열전도도, 알루미늄은 낮은 밀도가 장점입니다. 도파관 성능은 합금, 형상, RF 표면, 접합과 운용 조건을 함께 비교해야 합니다. 금속 이름만으로 가격 비율이나 dB/m 차이가 정해지지 않습니다.
1. 전도도와 비저항
Microwaves101의 약 25°C 순금속 참고값은 구리 59.8 MS/m, 알루미늄 37.7 MS/m입니다. 합금, 온도와 재료 상태가 값을 바꿉니다.
비저항 ρ = 1/σ로 계산하면 각각 약 1.67×10−8 Ω·m와 2.65×10−8 Ω·m입니다. 이는 부품 전체의 저항이나 모든 합금의 사양이 아닙니다.
IACS는 전기전도도 기준이며 열전도도 백분율이 아닙니다. 100% IACS는 20°C에서 약 58 MS/m에 해당합니다. 다른 온도와 상태의 값을 정확히 같은 비교 조건으로 취급하지 않습니다.
2. 표면 저항과 손실
좋은 비자성 도체의 단순 표피 효과 모델에서는 Rs = √(πfμ/σ)입니다. 형상과 모드가 같고 도금 없는 매끄러운 벽이라면 도체 감쇠는 이 항에 비례합니다.
앞의 전도도를 사용하면 알루미늄/구리 표면 저항 비는 √(59.8/37.7) ≈ 1.26입니다. 이것은 도체 모델의 비율이며 완성 조립품의 총손실이 항상 26% 증가한다는 보증은 아닙니다.
반사, 플랜지, 거칠기와 표면층도 영향을 줍니다. 모든 단면과 주파수에 공통인 0.5～2 dB/m 차이나 18 GHz 이상에서만 나타나는 일정 손실 비율은 없습니다.
3. 밀도와 무게
참고 밀도는 구리 약 8.92 g/cm³, 알루미늄 약 2.70 g/cm³입니다. 같은 금속 부피이면 알루미늄은 약 30%의 무게, 즉 약 70% 가볍습니다.
실제 제품에는 다른 벽 두께, 플랜지와 지지대가 필요할 수 있습니다. 따라서 70%나 30～40%를 시스템 전체의 공통 무게 절감률로 사용하지 않습니다.
4. 열전도와 팽창
출처의 상온 부근 순금속 열전도도 참고값은 구리 약 416 W/(m·K), 알루미늄 약 238 W/(m·K)입니다. 실제 합금은 크게 다를 수 있습니다.
선팽창계수를 각각 16.6과 23.0 μm/(m·K)로 가정하면, 자유로운 100 mm 길이가 40 K 상승할 때 약 0.066 mm와 0.092 mm 증가합니다. 기계적 구속과 온도 구배가 있으면 응력과 변형이 달라집니다.
열전도도 하나만으로 허용 RF 전력이 정해지지 않습니다. 발열 위치, 냉각, 부하 반사와 국소 전계도 필요합니다.
5. 표면과 부식
알루미늄 산화막은 재료를 보호하면서 전기 접촉에 영향을 줄 수 있습니다. 구리 표면도 환경에 따라 변합니다. 습기, 염분과 이종 금속 접촉을 고려합니다.
도전성 도금이 RF 표면을 지배한다면 두께, 접착, 거칠기와 중간층을 평가해야 합니다. 몸체 금속만으로 표면 손실을 계산할 수 없습니다.
6. 가공과 접합
절삭, 성형과 접합성은 구체적인 재료와 공정에 따릅니다. 접합 이후의 변형, 내단면, 접촉면과 필요한 기밀을 확인합니다.
높은 전도도가 불량 접합을 보상하지는 않습니다. RF 내부, 접점과 외부 표면에 필요한 처리를 기능별로 지정합니다. 모든 부품에 동일한 도금이나 절연성 보호막을 적용하지 않습니다.
7. 가격과 인수 조건
원자재, 수량, 가공, 마감과 시험이 가격을 결정합니다. 구성 없는 WR-90의 달러/m 표나 무조건 두세 배라는 표현만으로 실제 견적을 비교할 수 없습니다.
같은 요구에서 무게, 대역, 반사, 손실, 온도와 전력 조건을 요청합니다. 수명 역시 금속 이름만으로 10년이나 20년으로 정해지지 않습니다.
참고값은 도체 물성, 구리와 알루미늄 설명을 사용했습니다. 설계에는 실제 합금과 완제품의 검증된 데이터를 적용하십시오.
