Pierderi ohmice

Orice conductor prin care trece un curent intens se incalzeste. Intensitatea curentului care trece printr-o unitate de suprafata din sectiunea conductorului poarta denumirea de „densitate a curentului”.

Astfel, pentru curent continuu, densitatea este constanta in toata sectiunea curentului. in schimb pentru curentul de radiofrecventa, aceasta densitate este mult mai mare la marginile (periferia) conductorului decit in interiorul acestuia. Acest efect este cu atit mai pronuntat, cu cit este mai mare frecventa curentului, ajungindu-se ca la anumite frecvente acesta sa circule numai pe periferia conductorului. De aici si utilizarea in aceste domenii de frecvente a tevilor, in locul conductoarelor obisnuite.

Rezistivitatea unui conductor este de fapt rezistenta sa pe unitatea de lungime si unitatea de sectiune. Ea este o constanta pentru un metal si o temperatura data.

Rezistenta in curent continuu se calculeaza prin formula clasica R = Q* I/S , in care :
Q — rezistivitatea in fi/cm2
I = lungimea in m
S = sectiunea in cm2.

Cind insa conductorul este parcurs de curent de radiofrecventa formula nu mai este valabila, deoarece, dupa cum se stie, sectiunea totala nu este parcursa in intregime de curent.

Practic, in loc de a calcula sectiunea real parcursa de curent, ceea ce devine destuhde complicat, preferam sa luam in calcule un coeficient variabil cu frecventa si diametrul. Este suficient sa multiplicam acest coeficient prin lungimea conductorului pentru a determina rezistenta.

De exemplu, un conductor de cupru are 0,3/d Ω pe metru pentru o frecventa de 14 MHz, d fiind diametrul in milimetri.

Astfel, pentru o lungime de 10 m si 2 mm diametru, rezistenta este 0 3×10/2=1,5 Ω, respectiv rezistenta unei antene in λ/2 pentru banda de 14 MHz.

Pentru banda 3,5 MHz vom lua 0,15/d pentru 7 MHz 0,21/d penentru 14 MHz0,3/d, iar pentru 28 MHz 0,42/d
Daca utilizam un tub cu grosimea peretelui redusa in raport cu diametrul sau, rezistenta sa nu va varia cu frecventa, deoarece sectiunea respectiva va fi utilizata pentru toate frecventele.

Daca luam din nou exemplul conductorului de 2 mm diametru si calculam, rezulta ca pentru lungimea de 10 m rezistenta sa este de 0,056 Ω. Pe frecventa de 3,5 MHz ea va fi 0,75 Ω ; pe 7 MHz de 1,05 Ω ; pe 14 MHz de 1,5 Ω ; pe 28 MHz de 2,1 Ω

Vedem clar cum rezistenta creste odata cu frecventa.

Rezistentele acestea provoaca pierderi prin disipatie termica.

Sa luam cazul unei antene in λ/2 pentru 7 MHz, cu lungimea de 20 m, din conductor de 2 mm diametru. Curentul depinde de puterea de radiofrecventa trimisa in antena si este variabil in diferite puncte, fiind maxim la mijloc, unde exista un ventru de intensitate.

Alimentam antena cu o putere de 73 wati. Rezistenta de radiatie fiind 73 Ω in centru, intensitatea va fi I = 73/73 = 1 A.

Rezistenta unui fir de 2 mm diametru, de lungimea 10 m, am calculat-o ca fiind 0,75Ω. Pierderile termice pot fi calculate astfel : 1 X 1 X 0,75 = 0,75 W, respectiv 1% din puterea totala de radiofrecventa din antena. În cazul unui conductor de 1 mm diametru rezistenta devine dubla si, respectiv, si pierderile termice, 1,5W, adica 2%. În ambele cazuri, pierderea este neglijabila.

În cazul antenelor mai lungi ce lucreaza in lungime de unda sau mai mult, pierderile sint mai mici, ca urmare a rezistentei de radiatie mari si a intensitatii mai reduse a curentului din antena.

Pina la 500 W radiofrecventa, diametrul de 2 mm pentru conductor este suficient.

În cazul lucrului pe armonicile fundamentalei, intensitatea curentului este de asemenea mai redusa, dar creste si rezistenta Ωca, astfel incit pierderile se mentin aproximativ la acelasi nivel. Astfel, pentru 500 W putere de radiofrecventa, pierderile reprezinta circa 5 W, asa ca firul intins in aer nu risca sa se incalzeasca.
Nu aceeasi este situatia in cazul antenelor cu rezistenta de radiatie redusa.

Astfel, in cazul unei antene directionale cu patru elemente, a carei rezistenta de radiatie este circa 7 Ω, in cazul in care aceasta se realizeaza din conductor de 2 mm diametru, pierderile prin disipatie termica pot ajunge pina la 10% din puterea totala. De aceea sintem obligati a confectiona elementele antenei din tevi de peste 10 mm diametru, pentru a reduce rezistenta si pierderile la valori acceptabile. Dealtfel, acest gen de antene fiind si rotative, insasi necesitatea asigurarii unei rezistente mecanice corespunzatoare obliga la folosirea de tevi cu diametre mari.