1

Tråd: Bismuth (vismut)

När man Googlar på olika saker kan man hitta många roliga saker
Har faktiskt alltid gillat olika metaller och stenar bättre än guld och diamanter

Bismuth eller vismut är en metall som är fascinerande och bildar märkliga rektangulära mönster när den oxiderar

http://imgur.com/gallery/qCtmD

Bismuth titanate "BiT" märkliga diamagnetism och värmeledningsförmåga kan
användas till nya microstrip antenner och speciellt till wifi bandet om jag fattat de hela rätt

http://www.hindawi.com/journals/ijap/2012/375751/

Kanske inte allas "cup of tea" men jag tycker det är mycket rogivande läsning

Kanske jonasolof vet mer om det här

/TheBasement

2

Sv: Bismuth (vismut)

Jag är inte ingenjör så inte heller jag kan hänga med i diskussionen. Verkar dock inte ha blivit någon stor hit eftersom artikeln är från 2012. Ny teknik implementeras annars mycket snabbt i telekombranschen.

LTE testare på 4G 2600, 1800, 900, 800 med Fritzbox AVM 6890, AVM6840, AVM6842, AVM 6820 och AVM 7590/7490/7390 samt diverse mifis från ZTE och Netgear. Några huaweimodem på hyllan.

3 Senaste redigerad av E Kafeman (2015-05-24 00:36:44)

Sv: Bismuth (vismut)

Artikeln innehåller underligheter.

"The reflection loss of BiT is much smaller compared to that of conventional copper, which is often used in antenna application."

Reflektionsförluster styrs av hur antennen fysiskt är designad relativt matningens impedans, vanligen 50 Ohm.
Seriell resistivitet i använt antenn-material är en del av ekvationen. Total antenn-resistans = strålningsresistans+ ledar-resistans. En del av den av antennen insamlade strålningen kommer förloras genom spänningsdelning över den interna ledar-resistansen.

För en kopparantenn enligt angivna dimensioner bör resistiviteten i materialet vara en bråkdela av 1 Ohm vilket seriellt är kopplat till antennens strålningsresistans som förmodas ligga i närheten av 50 Ohm.
Inte ens ett idealt helt förlustfritt material kommer påverka antennens uppmätta effektivitet mer än någon promille och påverkar det reflektionen, så som man påstår, anser jag att man klantat sej med antenn-designen.

"gain of BiT array antenna with the dielectric layer was enhanced by about 1.4 dBi of directivity and 1.3 dB of gain over the one without the dielectric layer at 2.3GHz."

Förändrat gain beror normalt på förändringar i strukturens utformning men om man menade att en koppar-struktur jämfördes med en identisk struktur, fast i bättre ledande material, och man fick fram mätbart högre effektivitet är siffrorna inte i närheten av att vara realistiska.
Dessutom är texten formellt tokig om man inte vill lägga dimridåer.
För att redogöra för eventuell förbättring pga av materialvalet borde man anget effektivitet för resp antenn-alternativ, där så lite som 0,1 dB skulle vara glädjekalkyl mer än vad som finns att hämta pga av ledar-förlusterna i en normal koppar-antenn.
Inte heller metallen i kristalliserad form tillför något, då det är en passiv konstruktion, dvs man kan inte få ut mer effekt än vad som stoppas in.

Ser i stort varje vecka rapporter på nya typer av antenner med fantastiska egenskaper, ofta från okända studenter på något universitet, som gör sin första avhandling och är färska inom antenn-området.
Så sent som denna månaden presenterades en sensation från Stafford, där studenter uppfunnit en ny typ av antenn+radio som skulle fördubbla användbara bandbredden med duplex-trafik på endast en kanal. I princip samma ide uppfanns något år tidigare på ett annat engelskt universitet. Fortfarande samma antenn+radio "uppfanns"  för mer än 15 år sedan i Lund och inte heller de var först.
På 1840-talet uppfanns ett sätt att överföra telegrafi som gav dubbel kapacitet på en telegraf-ledning, den sk duplex-telegrafen. I grunden samma ide fast med trådöverföring.

Just nu är det populärt att uppfinna antenner inbakade i keramiska strukturer eller metamaterial, gärna där man försöker få in någon form av negativ resistans, vilket hitintills inte lyckats om man synar konstruktionen närmare och helst ska antennen göras så liten att man kan kalla den för nano-någonting.
I de flesta student-avhandlingar, där antennen vid närmare granskning inte tillför något nytt.

Det är rätt länge sedan någon verkligt ny grundstruktur inom antennområdet uppfanns men det är gott om aspiranter som har kommit på ett nytt sätt att knyckla till en dipol eller kvartsvåg.
Med rätt omslagspapper och luddiga data ger det en stunds rampljus i teknik-media. Ser det som en reklam-kanal för universitet som vill synas.

Ett antenn-område där det ofta förekommer nya "revolutionerande uppfinningar" är för sk fraktala strukturer.
Det är strukturer som återupprepas på ett sätt så att det ser lika ut oavsett betraktningsskala.
Tanken är att det ska bli en antenn som inte är nämnvärt frekvensberoende. Oftast blir det inte heller särskilt lyckade antenner, men strukturerna är spännande att utforska.
Denna BiT-bilden gav fraktala tankar med sina vinklade spiral-mönster.
Lite typ denna WiFi-antenn..
Ser även likheter med denna typ av fraktal vars strukturer skapas av relativt enkla matematiska fraktal-formler som ger upphov till komplexa självupprepande former om man omvandlar siffrorna till koordinater och fäger. Genom att animerat flytta omkring bland koordinaterna i den beräknade fraktalen kan man skapa denna typ av matematiskt världar.

4

Sv: Bismuth (vismut)

Artikeln nämnde keramiska strukturer, men dem uppfattade jag som ledande strukturer. Annars är keramer intressanta som dielektrum i antenner som är lindade som en öppen spole ,helix. Mest hallå har det varit tror jag kring GPS antenner på keramisk gärna som då skulle medge mindre format, minskad närfälts påverkan från personen som håller i mottagaren, det hela till priser av måttlig förlust i antennvinst.

Keramen är här en ersättning för luft som också är ett dielektrikum, dvs icke ledande.

Var det ledande keramer de talade om?

LTE testare på 4G 2600, 1800, 900, 800 med Fritzbox AVM 6890, AVM6840, AVM6842, AVM 6820 och AVM 7590/7490/7390 samt diverse mifis från ZTE och Netgear. Några huaweimodem på hyllan.

5

Sv: Bismuth (vismut)

Det var inte meningen att det skulle tas så allvarligt det här, det jag tyckte var spännande att se var att metallens märkliga utformning som skapar helt rektangulära nästan 90 gradiga kubiska konstruktioner, normalt så brukar det inte bli så vad jag vet

Jag har alltid  utgått ifrån det när det gäller antenner och elektriska konstruktioner så är koppar, silver, guld det man brukat utgå ifrån och att järn och plåt används, men det är roligt att det forskas på andra material och Bismuths egenskaper är lite underliga så jag förstår att den kan användas som bl.a. dielektrikum och att en del av det här forskandet
är för att göra antennerna mindre

Jag håller med er att det här är en hel del skryt och samla poäng mest i den här typen av artiklar "mycket prat lite handling"

Det är lite som när man läste en biltidning 1978 så hade de minskat bränsleförbrukningen på en bil med t.ex 7 % och nästa år likadant eller typ 4 % så nu när det är 2015 så borde vi inte behöva tanka bensin snarare tappa ur bensinen, men det är en del av det jag tycker är kul att läsa om och jag tar inte allt så allvarligt på det men om de inte forskades så hade vi nog inte ens uppfunnit radion så jag beundrar många personer som gör det

Jag missade totalt att annonsen var från 2012, jag tänkte faktiskt inte på det

/TheBasement

6

Sv: Bismuth (vismut)

När jag testade många GPS antenner för 7-8 år sedan så fann jag att vanliga GPS antenner som var försedda med en magnet undertill så att de kunde fästa på ett biltak gav starkare GPS signaler i alla elevationer om jag använde en stekpanna av gjutjärn som underlag. Första gången jag märkte det var med ett kafébord i gjurjärn som underlag. Någon förklarade detta med att the skin effect hos cast iron gjorde att det fungerade bra som jordplan. Vet ej om det stämmer. Skineffekten är något som finns och innebär att högfrekventa strömmar mest rör sig i ytan av solida ledare.

LTE testare på 4G 2600, 1800, 900, 800 med Fritzbox AVM 6890, AVM6840, AVM6842, AVM 6820 och AVM 7590/7490/7390 samt diverse mifis från ZTE och Netgear. Några huaweimodem på hyllan.

7

Sv: Bismuth (vismut)

hi hi kul,
Jag har hållit på med ljud, högtalare, förstärkare lite till och från genom livet och sett de mest konstiga högtalare och
förstärkare konstruktioner jag sett, och en hel drös med teoretiska anledningar till att de ska utformas så
och massor av mätresultat som bevisar det

Men i slutändan så är oftast de redan kända konstruktionerna som låter bäst som t.ex slutna högtalare
Jag har sett rörförstärkare som kostar upp till 100 000 kr i extrema fall
Men mer och mer så är det de gamla konstruktionerna  som Dynacord och liknande som många köper nu
De gamla grejorna säljs till hutlösa priser på ebay och liknande

Det som jag tror är en stor anledning är som t.ex högtalare så om man har en sluten låda så
räknas den inte som tillräckligt "avancerad" så därför spinner de vidare på mer komplexa lösningar 

/TheBasement

8

Sv: Bismuth (vismut)

I aktuell artikel är utrymmet mellan antenn och jordplan bestående av kretskortets dielektirika isolatonsmaterial, vilket inte förändrades under testet.
Framgår inte så tydligt, men jordplan finns under hela kretskortet, även där antennen placerats.
I annat fall hade man inte kunnat mata antennen via en enkelledare av koppar som transmission-ledare.

Att använda annat material än luft som dieletrika är välkänd teknik, men breda användningen av tekniken var inte motiverad förrens intresset av inbyggda GPS-antenner kom. Keramerna kan designas med olika egenskaper men typiskt är antenner designade med hög-dielektriskt material alltför smalbandiga för vanlig rundradio. Däremot GPS, där man är nöjd med mindre än 1% bandbredd relativt sändarfrekvensen, är smalbandigheten ett mindre bekymmer.

En fördel för antenn-designern är att man inte bara kan designa keramens inre egenskaper utan även formen på hur det ska se ut vid övergång till luft och det är enkelt att få hög tillverknings-precision på antennmönstret.
Den vanligaste typen av GPS-keram-antenn, ser ut som en liten fyrkantig puck. Notera att ett av antenn-hörnen nästan alltid är lite avkapat. Bild på avkapat hörn
Den lilla avkapningen kan göra flera dB på antennens GPS-prestanda, då den styr antennen till att bli cirkulär-polariserad.

En nackdel med dielektriskt material, annat än absolut vakum, är att det ger antenn-förluster. Högt dieletrika är som att simma i sirap för radiovågor. Det är en sak att det är segt, vågrörelserna blir långsamma, men det kostar också energi-förluster, kallat förlust-tangent.
För normal luft som dielektrika är förlusterna på gränsen till mätbara men för alla fasta material, är de påtagliga.
Materialet dielektriska konstant[E] beskriver hur långsamt en våg rör sej inuti materialet. E-konstanen förhöller sej kvadratiskt till ljushastigheten [c].  Ett materail med E=4, där är ljushastighet 0,5 c, vid E=16 är ljushastigheten 0,25 c.
Typiskt E för GPS-puckar ligger på 20-35. Det är fulllt möjligt att använda högre värden, kommersiellt säljs dielektrika för RF-ändamål upp till ungefär 100. Nackdelen är att ju högre dielektrika, ju högre förluster och smalbandigare blir antennen.
Högt E ocgh antennens halvågsresonans får rum på en mindre volym, men vid extrem storleksreduktionen kostar det för mycket prestanda.

Vad gäller skin-effeten för GPS är den i storleksordningen 1um. Kan ha betydelse om kopparlaminatet på ett PCB är tunnt.
Att det fungerar bättre på vissa ytor kan ha många förklaringar, men generellt leder alla typer av järn-strukturer sämre än koppar. Skin-djupet för järn är ca 10% relativt koppar.

Ett isolerande material är inte liktydigt med en kristall-struktur. Kristall-struktur kan var både ledande och isolerande i samma material beroende på hur det används. Används ofta som filter och resonatorer i radio-sammanhang då det kan göras elektriskt lågimpedivt för en specifik frekvens, men är isolerande för andra frekvenser.
I de flesta fall är dessa kristallers interna struktur inte elektriskt ledande, det är mekaniska vågor som fortplantar sej genom kristall-gittret. Genom att dopa kristaller med exotiska metaller kan man få fram komponeter som används för typ solfångare, laser mm.
Ett special-område som studeras intensivt är kolets förmåga att bilda enkla kristall-strukturer som kan nyttjas både som isolation och ge låga förluster som elektriska ledare.

9

Sv: Bismuth (vismut)

Tack för all infon om dielektrika och antenner. Den bästa GPS-antennen jag hade var en rätt stor garmin quadrifilar helical på luftkärna. Den gav betydligt bättre signalstyrkan än de keramiska patchantenner jag jämförde med. Testet gjordes med en extern GPS antenn med inbyggd förstärkare. I ett ex bytte jag ut patchantennen mot helixantennen - sedan jämförde jag med en icke modifierad antenn av samma typ.

Innan "fusket" med AGPS kom till var antennen viktig på GPS, fr a under lövverk.

LTE testare på 4G 2600, 1800, 900, 800 med Fritzbox AVM 6890, AVM6840, AVM6842, AVM 6820 och AVM 7590/7490/7390 samt diverse mifis från ZTE och Netgear. Några huaweimodem på hyllan.

10

Sv: Bismuth (vismut)

Jag säger likadant tack för informationen, väldigt informativ, nu måste jag försöka sätta mig in i det
hela när det ändå är uppe till diskussion

En annan sak som man kanske ska tillägga om de här typen av artiklar är att
det inte alltid är den personen som har varit med och forskat som skriver
artikeln många gånger
utan skriver den ifrån sitt sätt att tolka det hela och materialet

Många gånger har den som skriver artikeln lite kunskap om det hela

Många artiklar granskas av de som forskat men inte alla gånger blir det så

Tänk att en metall som är tjusig kan skapa en elektrisk debatt
Tack för bilden på bismuthen, jag tog länkadressen och hamnade på

http://theodoregray.com/  en intressant sida

De har en Wooden Periodic Table som var lite annorlunda

http://theodoregray.com/periodictable/

/TheBasement