Bunun gibi bir bakır RF boşluğunun Q> 7000 değerine sahip olması beklenebilir mi?

Vakumdaki Kapalı Radyo Frekansı Boşluğundan Dürtüsel İtme Ölçümünün makalesi (H. White ve diğerleri, J. Propulsion & Power, Kasım, 2016, http://dx.doi.org/10.2514/1.B36120 ) rezonansı yaklaşık 1.94 GHz olan alışılmadık şekilli bir bakır boşluk. Bu, aşağıdaki alıntı bölümünde açıklanmaktadır. (daha fazla okuma: /space/tagged/emdrive )

Şekil 4, bu boşluğun Q değerinin 7,000'in (7E + 03) üzerinde olduğunu göstermektedir. Anlayabildiğim kadarıyla bakırın içinde alışılmadık derecede iletken bir kaplama önerisi yok.

Benim sorum son derece yüksek S. Bunun gibi bir bakır RF boşluğunun Q> 7000 değerine sahip olması beklenebilir mi?

Merak ediyorum - 50W'lık bir sürüşle, içindeki büyüklükteki elektrik alanlarının sırası ne olurdu? kV /? OG / m? Gerekirse bunu ayrı bir soru olarak çözebilirim.

Konfigürasyonda ve Q'da yakın olan herhangi bir şeye bir örnek "evet" temeli olabilir ve konfigürasyonda yakın, yüksek derecede optimize edilmiş ve Q'da bile yakın olmayan herhangi bir şeye örnek "hayır" cevabının temeli olabilir.

Test Makalesi

RF rezonans test ürünü, büyük uçta 27,9 cm iç çapa, küçük uçta 15,9 cm iç çapa ve 22,9 cm eksenel uzunluğa sahip bir bakır frustumdur. Test maddesi, frustumun daha küçük çaplı ucunun iç yüzüne monte edilen, dış çapı 15.6 cm olan 5.4 cm kalınlığında bir polietilen diski içerir. 13,5 mm çaplı bir döngü anteni, sistemi TM212 modunda 1937 MHz'de çalıştırır. Kesik bir koninin rezonans modları için analitik çözümler olmadığından TM212 terimi, eksenel yönde iki ve azimuthal yönünde dört düğümü olan bir modu açıklar. Küçük bir kırbaç anteni, faz kilitli döngü (PLL) sistemine geri bildirim sağlar. Şekil 3, test ürününün ana elemanlarının bir blok diyagramını vermektedir.

yukarıda: Şekil 4 buradan . Tam boyut olarak net bir şekilde görüntülemek veya orijinal bağlantıda görüntülemek için ayrı bir pencerede açmak için sağ tıklayın.

yukarıda: "Şek. 14 İleri itme montaj konfigürasyonu (ısı emici test maddesi ve amplifikatör arasında siyah kanatlı bir üründür)." buradan

yukarıda: "Şek. 17 Boş itme montaj konfigürasyonu, b) yandan görünüm" buradan

rf resonance

— Hata! Beklemedik
kaynak

Q çok yüksekse ve çıkış itme kuvveti (ve muhtemelen güç) çok düşükse, neden bakır kepçenin ucunda kanlı büyük bir soğutucu var? Bütün güç nereye gidiyor?

— Andy aka

@Andyaka Bu, konveksiyonun olduğu yerlerde kullanmak için hoş bir soğutucuya benziyor. Yazık ki vakumda kullanıyorlar.

— Andrew Morton

@Andyaka Bence soğutucu rezonatör değil, sürücü elektroniği üzerinde. Boşlukta ne yaptığı başka bir konudur!

— Brian Drummond

Yanıtlar:

İyi bir mikrodalga rezonans boşluğu Q elde etmenin püf noktası, iyi bir iletken, pürüzsüz bir yüzey, hassas hizalama, giriş sinyalinin hafif kuplajı ve sınırlı mikrofonik toplayıcıya sahip olmaktır.

Resimdeki tasarım, mikrofoniklerle sınırlı olabilir ve daha sonra bunları ortadan kaldırmak için elden geçirildi. Örneğin, fan yerine büyük bir soğutucu kullanır. Ayrıca hizalama gerçek bir angarya gibi görünüyor!

Keysight Bölünmüş Silindir Rezonatörü için yüklü Q spesifikasyonu 10 GHz'de> 20.000'dir. Rezonatör yarımlarından birine bakarsanız, kendinizi ayna yüzeyi kaplamasında göreceksiniz. Rezonatör altın kaplıdır ve hassas elmas döndürülür . Parçalar o kadar iyi görünüyor ki alet kapakları için şeffaf plastik kullandılar! Keysight dişlisi için çok sıradışı.

Herkesin ilgilenmesi durumunda Bölünmüş Silindir Rezonatörü hakkında daha fazla arka plan bilgisi:

Hizalama, teleskop aynasının nasıl ayarlandığına benzer bir kinematik montaj ile yapılır. Rezonatör yarıları daha sonra hizalama korunurken ileri geri ayarlanabilir. Boşluğa bir ölçüm örneği yerleştirilir. Örnek rezonatörün Q ve rezonans frekansını değiştirir. Bu, bir Ağ Analizörü ile birlikte, örnek dielektrik sabitinin ve kaybının ölçülmesini sağlar. Dielektrik ölçümünün doğruluğu, yüksek Q rezonatörüne dayanır.

İşte veri sayfasından yüzey kaplamasıyla ilgili özellikler: "Silindirler hassas elmas tornalanmış Al 6061-T6, 0,5 μm Cu, 0,25 μm PdNi ve 2,0 μm Au ile kaplanmıştır."

Tam açıklama: Orada çalışmama rağmen Keysight'tan değil, kendim için konuşuyorum.

— Tom Anderson
kaynak

Birçok pratik arka plan bilgisi verdiğiniz için bu cevap çok faydalıdır. Sorusu ... "yapılandırma ve Q şey yakın bir örneği 'evet' temeli olabilir" diyor ve bu burada gösteriyoruz sadece ne olduğunu düşünürsek, ben, bu makul bir beklenti olduğunu varsayabiliriz sağlanan kimse bilmiyor ne yapıyor . Teşekkürler!

— uhoh

Keysight gibi sesler, geliştirilmiş Q'nun itmeyi geliştirip geliştirmediğini görmek için Nasa'yı daha iyi bir hale getirmeyi teklif etmelidir ...

— Brian Drummond

Not: Bu uygulamada boşluk ve RF kaynağı çok hassas bir dengenin üstünde oturuyor ve mikro-Newton kuvvetleri çıkarılıyor, bu yüzden bir fanın en başından hariç tutulacağını düşünüyorum. Makalenin başlığını da göz önünde bulundurun: " Vakumda Kapalı Radyo Frekansı Boşluğundan Dürtüsel İtme Ölçümü "

— uhoh

Keysight rezonatörleri NIST tarafından yapılan araştırmaya dayanmaktadır, bkz. Nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/TN/nbstechnicalnote1354.pdf . NIST'ten gelen bu belirsizlik analizi ürün geliştirme için yararlıydı. Zorluklardan biri, mekanik ölçümlerin büyük bir hassasiyetle ölçülebilen şekillerle tasarlanmasıdır, böylece mekanik ölçümler belirsizlik modeli aracılığıyla mikrodalga performansının bir tahmini ile ilişkilendirilebilir. Bu, mikrodalga kalibrasyon ve doğrulama standartlarının temelidir.

— Tom Anderson

$10^6$ $10^{12}$

Kesik konik bir boşlukta depolanan enerjinin hesaplanması önemsizdir ve Maxwell denklemlerini kullanarak belirli bir geometri için hesaplanan enine manyetik ve enine elektrik alanlarının entegre edilmesini gerektirir. Nasıl bunu bu soruya kapsamı dışındadır, ancak kesik küresel koni (oldukça bu aynı, ama yakın yeterli değil) için diferansiyel denklem mükemmel örneklerde ve çözüm seti vardır burada . Aslında, tüm sayfa bu konuda harika bir yazı ve ben yürekten matematik ile kirli almak isteyen herkese tavsiye ederim.

Basit bir silindir, basit bir silindir olan rezonans boşluğu yapalım. Kesik bir koni için tamamen korkunç bir yedek değil, sanırım kabul edersiniz.

Böyle bir boşluk için Q faktörü:

S = \frac{2 π f \cdot \frac{μ}{2} \int_{v} {'H}^{2} d v}{\frac{R,}{2} \oint_{s} {'H}_{t}^{2} d s}

$Q = \frac{2\pi f\cdot \frac{\mu}{2}\int_{v}H^2dv}{\frac{R}{2}\oint_{s}H_{t}^{2}ds}$

ve zaten mide ekşimesi var, bu yüzden herhangi bir mühendisin yapacağı şeyi yapacağım ve bunun yerine çok daha basit yaklaşımı kullanacağım! Bir rezonans boşluğunun aşağıdaki büyüklükte bir Q'ya sahip olacağını gösterebilir:

S ≅ \frac{2}{δ} \cdot \frac{V}{bir}

$Q\cong \frac{2}{\delta}\cdot \frac{V}{A}$

$\delta$

Şimdiye kadar açıktır ki, bakırdan 7000'in çok üzerinde, daha çok 10.000 ila 100.000 arasında olan basit bir silindirik boşluk oluşturma. 7000 aslında fotoğraflardaki gibi bir boşluk için alışılmadık derecede düşük görünüyor. Cildin derinliklerinde yüzey düzgünlüğü ve kusurları endişe kaynağı olur, bu nedenle içerideki yüzey kalitesi berbatsa, bu Q'nun önemli ölçüde düşmesine neden olabilir.

Her neyse, burada sorulmamış soruyu cevaplamak için, bu şey itme gücünü nasıl üretiyor .... iyi, hiç de anormal değil. Daha önce bağladığım yazı ile görülebileceği gibi, düzensiz ısı radyasyonu nedeniyle beklenen itiş için tam olarak doğru büyüklükte gibi görünüyor . Bu itme üretir ve vakumda çalışır. Ne yazık ki, görelilik, güç başına itme üzerinde oldukça iç karartıcı bir sınır uygular.

Bu sürücü asla killowatt başına mikronewtondan daha fazla üretmez. Bu onu mevcut uzay itkisi, reaksiyon kütlesi veya no. Ve daha iyi olmayacak. En azından, çıkardığım sonuç bu, ama yanlış olduğumu kanıtlamak isterim.

— metacollin
kaynak

Q ile ilgili güzel bir analiz ve destekleyici bağlantı, önerdiğiniz gibi, düzensiz radyasyon - veya vakumdaki bir el fenerinden foton emisyonu - 3.3uN / kw - nedeniyle beklenen itişi haklı çıkarır. Ancak NASA'nın vakumda bildirdiği ölçümler daha yüksek büyüklük sıralarıdır - yaklaşık 1 uN / watt.

— Brian Drummond

Bu çok ilginç bir cevap ve bağlantıya bakmak için biraz zaman ayıracağım. Silindirik bir boşluğun Q denklemi için, uzay aracıyla ilgili olmayan bir siteye de ek (ayrı bir bağlantı) ekleyebilir misiniz? Kullanabileceğim mikrodalga metinlerim yok. Haklısın - büyüklük sıraları bu sorunun amaçları için gayet iyi. Teşekkürler!

— Ocak'ta uhoh

yan not: şimdi beni Greg Egan sitelerine tanıttığınıza göre, haftanın geri kalanında üretkenliğim muhtemelen düşüyor. cf gregegan.net/SCIENCE/Bearings/Bearings.html

— uhoh

@Brian Drummond hmmm, ölçülen itmenin beklenen radyasyon reaksiyon kuvvetinden çok daha büyük olduğu eski, eski bir tartışma ... Dolandırıcıların radyometresi. İz gazı veya yüzey kirleticilerinin neden olduğu "radyometre kuvveti" artefaktının ortadan kaldırılması, özellikle yüzey sıcaklığı farklıysa önemsizdir. bir ışık değirmenindeki küreklerden çok daha yüksektir. Aşırı sert vakum bile yeterince iyi olmayabilir. Ultra temiz, UHV odalarında bir uzman belki de bunu yapabilirdi, ama daha iyi olanı, yüksek yörüngeye sahip bir ortama, iyi temizlenmiş bir yere koymak ve testten önce haftalarca kaçmasına izin vermek daha iyi olurdu.

— wbeaty

@wbeaty ... evet, eğer gözlenen fenomen aşırı gaz ise, gaz çıkışı reaksiyon kütlesi tüketildikçe itmenin düşmesi beklenebilir. Göreceğiz ... NASA deneycilerinin bu hipotezi daha önce incelemediğine inanmakta zorlanıyordum.

— Brian Drummond