Könnte man davon ausgehen, dass ein solcher HF-Kupferhohlraum einen Q> 7000 aufweist?

Die Veröffentlichung Messung des Impulsschubs aus einem geschlossenen Hochfrequenzhohlraum im Vakuum (H. White et al., J. Propulsion & Power, November 2016, http://dx.doi.org/10.2514/1.B36120 ) bezieht sich auf ein ungewöhnlich geformter Kupferhohlraum mit einer Resonanz bei etwa 1,94 GHz. Dies wird im folgenden Abschnitt beschrieben. (Weitere Informationen: /space/tagged/emdrive )

Abb. 4 legt nahe, dass der Q-Wert dieses Hohlraums über 7.000 (7E + 03) liegt. Soweit ich das beurteilen kann, gibt es keinen Hinweis auf eine ungewöhnlich leitfähige Beschichtung im Kupfer.

Meine Frage bezieht sich auf das extrem hohe Q. Ich denke, dass diejenigen, die Erfahrung mit resonanten ~ GHz-Kupferkavitäten haben, in der Lage sein sollten, dies auf der Grundlage von Erfahrungen zu beantworten, ohne dass dies auf einer zu starken Meinung beruht. Könnte man davon ausgehen, dass ein solcher HF-Kupferhohlraum einen Q> 7000 aufweist?

Ich bin neugierig - bei einem Antrieb von 50 W, wie groß wären die elektrischen Felder im Inneren? kV / m? MV / m? Ich kann dies bei Bedarf als separate Frage abbrechen.

Ein Beispiel für etwas Nahes in der Konfiguration und für Q könnte die Grundlage für ein "Ja" sein, und ein Beispiel für etwas Nahes in der Konfiguration, das in hohem Maße optimiert ist und nicht einmal Nahes in Q könnte die Grundlage für eine "Nein" -Antwort sein.

B. Testartikel

Der HF-Resonanztestgegenstand ist ein Kupferstumpf mit einem Innendurchmesser von 27,9 cm am großen Ende, einem Innendurchmesser von 15,9 cm am kleinen Ende und einer axialen Länge von 22,9 cm. Der Testgegenstand enthält eine 5,4 cm dicke Scheibe aus Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 15,6 cm, die an der Innenseite des Endes des Stumpfes mit kleinerem Durchmesser angebracht ist. Eine Rahmenantenne mit 13,5 mm Durchmesser treibt das System im TM212-Modus mit 1937 MHz an. Da es keine analytischen Lösungen für die Resonanzmoden eines Kegelstumpfes gibt, beschreibt die Verwendung des Begriffs TM212 eine Mode mit zwei Knoten in axialer Richtung und vier Knoten in azimutaler Richtung. Eine kleine Peitschenantenne liefert eine Rückmeldung an das PLL-System (Phase Locked Loop). Abbildung 3 zeigt ein Blockdiagramm der Hauptelemente des Testartikels.

oben: Abbildung 4 von hier . Klicken Sie mit der rechten Maustaste, um ein separates Fenster zu öffnen und es in voller Größe anzuzeigen, oder klicken Sie auf den ursprünglichen Link.

oben: "Abb. 14 Vorwärtsschub-Montagekonfiguration (Kühlkörper ist ein Gegenstand mit schwarzen Rippen zwischen dem Testgegenstand und dem Verstärker)." von hier

oben: "Abb. 17 Nullschub-Montagekonfiguration, b) Ansicht von der Seite" von hier

Der Trick, um einen guten Mikrowellenresonanzhohlraum Q zu erhalten, besteht darin, einen guten Leiter, ein glattes Finish, eine präzise Ausrichtung, eine leichte Kopplung des Eingangssignals und eine begrenzte Mikrofonaufnahme zu haben.

Das Design auf dem Bild sieht so aus, als wäre es möglicherweise durch die Mikrofonie eingeschränkt worden, und wurde dann überarbeitet, um sie zu beseitigen. Beispielsweise wird ein großer Kühlkörper anstelle eines Lüfters verwendet. Es sieht auch so aus, als wäre die Ausrichtung eine echte Aufgabe!

Die geladene Q-Spezifikation für den Keysight Split Cylinder Resonator ist> 20.000 bei 10 GHz. Wenn Sie in eine der Resonatorhälften schauen, sehen Sie sich in der Spiegeloberfläche. Der Resonator ist vergoldet und diamantgedreht . Die Teile sehen so gut aus, dass für die Instrumentenabdeckungen klarer Kunststoff verwendet wurde! Sehr ungewöhnlich für Keysight-Ausrüstung.

Hier finden Sie weitere Hintergrundinformationen zum Split Cylinder Resonator, falls sich jemand dafür interessiert:

Die Ausrichtung erfolgt mit einer kinematischen Halterung, ähnlich wie bei einem Teleskopspiegel. Die Resonatorhälften können dann vor und zurück eingestellt werden, während die Ausrichtung beibehalten wird. Eine Messprobe wird in den Spalt gelegt. Die Probe ändert die Güte und die Resonanzfrequenz des Resonators. Zusammen mit einem Netzwerkanalysator können so die Dielektrizitätskonstante und der Verlust der Probe gemessen werden. Die Genauigkeit der dielektrischen Messung hängt von einem Resonator mit hoher Güte ab.

Hier sind die Angaben zur Oberflächenbeschaffenheit aus dem Datenblatt: "Zylinder sind präzisionsgedrehtes Al 6061-T6, beschichtet mit 0,5 μm Cu, 0,25 μm PdNi und 2,0 μm Au."

Vollständige Offenlegung: Ich spreche für mich selbst, nicht für Keysight, obwohl ich dort arbeite.

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

Die Berechnung der in einem kegelstumpfförmigen Hohlraum gespeicherten Energie ist nicht trivial und erfordert die Integration der transversalen magnetischen und transversalen elektrischen Felder, die für eine gegebene Geometrie unter Verwendung der Maxwellschen Gleichungen berechnet wurden. Wie zu tun ist , so sprengt den Rahmen dieser Frage, aber es ist ein ausgezeichnete Komplettlösung und Lösung Satz von Differentialgleichungen für ein verkürztes sphärischen Kegel (nicht ganz dasselbe wie das, aber nahe genug) hier . Tatsächlich ist diese ganze Seite einfach ein wunderbarer Beitrag zu diesem Thema, und ich empfehle ihn von ganzem Herzen jedem, der daran interessiert ist, sich mit der Mathematik anzufreunden.

Lassen Sie uns einfach einen einfachen Versuch machen, einen Resonanzhohlraum, der ein einfacher Zylinder ist. Es ist kein schrecklicher Ersatz für einen Kegelstumpf, da sind Sie sich sicher einig.

Der Q-Faktor für einen solchen Hohlraum ist:

und ich habe bereits Sodbrennen, also werde ich tun, was jeder Ingenieur tun würde, und stattdessen die viel einfachere Näherung verwenden! Man kann zeigen, dass ein Resonanzhohlraum ein Q hat, das in der Größenordnung von:

$\delta$

Mittlerweile sollte klar sein, dass ein einfacher zylindrischer Hohlraum aus Kupfer mit einem Q von mehr als 7000, eher zwischen 10.000 und 100.000, hergestellt wird. 7000 scheint tatsächlich ungewöhnlich niedrig für einen Hohlraum, der wie der auf den Fotos geformt ist. In der Tiefe der Haut, in der sie sich befinden, werden Oberflächenglätte und Unregelmäßigkeiten zu einem Problem. Wenn die Oberflächenqualität im Inneren schlecht ist, kann dies zu einem deutlichen Abfall des Q führen.

Wie auch immer, um die nicht gestellte Frage hier zu beantworten, wie erzeugt dieses Ding Schub ... nun, es ist überhaupt nicht anamolös. Es scheint genau die richtige Größe für den erwarteten Schub aufgrund ungleichmäßiger Wärmeabstrahlung zu sein , wie aus dem Bericht hervorgeht, den ich zuvor verlinkt habe. Dies erzeugt Schub und es wird in einem Vakuum arbeiten. Leider erzwingt die Relativitätstheorie eine ziemlich deprimierende Begrenzung des Schubes pro Kraft.

Dieses Laufwerk erzeugt niemals mehr als Mikronewton pro Killowatt. Dies macht es zu dem ineffizientesten und unpraktischsten verfügbaren Mittel des Weltraumantriebs, der Reaktionsmasse oder der Reaktionsmasse. Und es wird nicht besser werden. Zumindest ist das die Schlussfolgerung, die ich gezogen habe, aber ich würde es lieben, wenn ich mich als falsch erweisen würde.