Mikrofale - podstawy, zastosowania i efekty

Mikrofale - podstawy, zastosowania i efekty

Co to są mikrofale?

Mikrofale odnoszą się do promieni elektromagnetycznych o częstotliwościach od 300 MHz do 300 GHz w widmie elektromagnetycznym. Mikrofale są małe w porównaniu z falami używanymi w transmisji radiowej. Ich zasięg jest pomiędzy falami radiowymi i podczerwonymi. Mikrofale poruszają się po liniach prostych i troposfera nieznacznie na nie wpływa. Nie wymagają żadnego medium do podróżowania. Metale odbijają te fale. Niemetale, takie jak szkło i cząsteczki, są częściowo przezroczyste dla tych fal.



Mikrofale są odpowiednie do bezprzewodowa transmisja sygnałów posiadania większej przepustowości. Mikrofale są najczęściej używane w komunikacji satelitarnej, sygnałach radarowych, telefonach i zastosowaniach nawigacyjnych. Inne zastosowania, w których wykorzystywane są mikrofale, to zabiegi medyczne, suszenie materiałów oraz w gospodarstwach domowych do przygotowywania żywności.


Praktycznie technika mikrofalowa ma tendencję do oddalania się od rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych używanych z falami radiowymi o niższej częstotliwości. Zamiast tego teoria rozproszonych i linii transmisyjnych jest bardziej użyteczną metodą projektowania i analizy. Zamiast linii otwartych i współosiowych używanych przy niższych częstotliwościach, stosuje się falowody. A skupione elementy i dostrojone obwody są zastępowane rezonatorami wnękowymi lub liniami rezonansowymi. Nawet przy wyższych częstotliwościach, gdzie długość fali fal elektromagnetycznych staje się mała w porównaniu z rozmiarem struktur używanych do ich przetwarzania, mikrofale stały się najnowszą technologią i stosowane są metody optyki. Źródła mikrofal o dużej mocy wykorzystują specjalistyczne lampy próżniowe do generowania mikrofal.





Zastosowania i zastosowania mikrofal:

Najbardziej typowe aplikacje mieszczą się w zakresie od 1 do 40 GHz. Mikrofale nadają się do transmisji bezprzewodowej (protokół bezprzewodowej sieci LAN Ex-Bluetooth) sygnałów o większej przepustowości. Mikrofale są powszechnie stosowane w systemach radarowych, w których radar wykorzystuje promieniowanie mikrofalowe do wykrywania zasięgu, odległości i innych charakterystyk urządzeń czujnikowych i mobilnych aplikacji szerokopasmowych. Technologia mikrofalowa jest wykorzystywana w radiu do nadawania i telekomunikacji transmisji, ponieważ ze względu na ich małą długość fali, fale silnie kierunkowe są mniejsze, a zatem bardziej praktyczne niż byłyby przy dłuższych falach (niższych częstotliwościach) przed wprowadzeniem transmisji światłowodowej. Mikrofale są zwykle używane w telefonach do komunikacji na duże odległości.

Widmo elektromagnetyczne

Widmo elektromagnetyczne



Kilka innych zastosowań, w których wykorzystywane są mikrofale do zabiegów medycznych. Ogrzewanie mikrofalowe jest wykorzystywane do suszenia i utwardzania produktów oraz w gospodarstwach domowych do przygotowywania żywności (kuchenki mikrofalowe).

Zastosowanie kuchenki mikrofalowo-mikrofalowej:

Kuchenka mikrofalowa jest powszechnie używana do gotowania bez użycia wody. Wysoka energia mikrofal powoduje obrót polarnych cząsteczek wody, tłuszczu i cukrów znajdujących się w żywności. Ten obrót powoduje tarcie, które powoduje wytwarzanie ciepła. Ten proces nazywa się ogrzewaniem dielektrycznym. Wzbudzenie mikrofalami jest prawie jednolite, dzięki czemu potrawa będzie się równomiernie podgrzewać. Gotowanie w kuchence mikrofalowej jest szybkie, wydajne i bezpieczne.


CZĘŚCI KUCHENKI MIKROFALOWEJ

CZĘŚCI KUCHENKI MIKROFALOWEJ

Kuchenka mikrofalowa składa się z transformatora wysokiego napięcia, który przekazuje energię do magnetronu, komory magnetronu, jednostki sterującej magnetronu, falowodu i komory gotowania. Energia w kuchence mikrofalowej ma częstotliwość 2,45 GHz przy długości fali 12,24 cm. Mikrofale propagują się jako naprzemienne cykle, tak że cząsteczki polarne (jeden koniec dodatni, a drugi ujemny) ustawiają się zgodnie z naprzemiennymi cyklami. To samo-wyrównanie powoduje rotację cząsteczek polarnych. Obracające się cząsteczki polarne uderzają w inne cząsteczki i wprawiają je w ruch. Ogrzewanie indukowane mikrofalami jest bardziej wydajne, jeśli tkanka ma dużą zawartość wody, ponieważ cząsteczki wody mogą się obracać. Tłuszcze, cukry, zamrożona woda itp. Wykazują mniejsze nagrzewanie dielektryczne ze względu na mniejszą liczbę wolnych cząsteczek wody. Kuchenka mikrofalowa gotuje najpierw zewnętrzną część potrawy, a następnie część wewnętrzną, podobnie jak w przypadku zwykłego gotowania na płomieniu.

Komora gotowania kuchenki mikrofalowej to klatka Faradaya, która zapobiega wyciekowi kuchenki mikrofalowej do otoczenia. Szklane drzwiczki piekarnika ułatwiają oglądanie wnętrza piekarnika. Klatka Faradaya, podobnie jak drzwi, są dobrze chronione za pomocą przewodzącej siatki, aby utrzymać ekranowanie. Perforacje w siatce są mniejsze, więc kuchenka mikrofalowa nie może wydostać się przez siatkę. Wydajność elektryczna kuchenki mikrofalowej jest wysoka, ponieważ kuchenka przetwarza tylko część energia elektryczna . Typowy piekarnik zużywa 1100 energii elektrycznej do wytworzenia 700 watów energii mikrofalowej. Pozostałe 400 watów jest rozpraszane jako ciepło w magnetronie. Dodatkowa energia jest potrzebna do działania innych elementów piekarnika, takich jak lampa, silnik obrotowy wentylatora chłodzącego itp.

Pasma mikrofalowe:

Mikrofale znajdują się na wyższym końcu widma radiowego, ale zwykle różnią się od fal radiowych opartych na używanej technologii. Mikrofale są podzielone na podpasma w oparciu o ich długości fal, które dostarczają różnych informacji. Pasma częstotliwości mikrofal są następujące:

Zespoły mikrofalowe

Zespoły mikrofalowe

Pasma częstotliwości mikrofal i ich zakresy częstotliwości

Pasma częstotliwości mikrofal i ich zakresy częstotliwości

Pasmo L:

Pasma L mają zakres częstotliwości od 1 GHz do 2 GHz, a ich długość fali w wolnej przestrzeni wynosi od 15 cm do 30 cm. Te zakresy fal są używane w nawigacji, telefonach komórkowych GSM oraz w zastosowaniach wojskowych. Można je wykorzystać do pomiaru wilgotności gleby w lasach deszczowych.

Pasmo S:

Mikrofale pasma S mają zakres częstotliwości od 2 GHz do 4 GHz, a ich zakres długości fal wynosi od 7,5 cm do 15 cm. Fale te mogą być wykorzystywane w radiolatarniach nawigacyjnych, komunikacji optycznej i sieciach bezprzewodowych.

Pasmo C:

Fale pasma C mają zakres od 4 GHz do 8 GHz, a ich długość wynosi od 3,75 cm do 7,5 cm. Mikrofale pasma C przenikają przez bryły, kurz, dym, śnieg i deszcz, odsłaniając powierzchnię ziemi. Te mikrofale mogą być używane w dalekosiężnej telekomunikacji radiowej.

X-Band:

Zakres częstotliwości dla mikrofal pasma S wynosi od 8 GHz do 12 GHz i ma długość fali od 25 mm do 37,5 mm. Fale te są wykorzystywane w komunikacji satelitarnej, komunikacji szerokopasmowej, radarach, komunikacji kosmicznej i amatorskich sygnałach radiowych.

Aplikacje radarowe wykorzystujące mikrofale

Aplikacje radarowe wykorzystujące mikrofale

Pasmo Ku:

Zespół Ku

Miernik fal do pomiaru w paśmie Ku

Fale te zajmują zakres częstotliwości od 12 GHz do 18 GHz i mają długość fali od 16,7 mm do 25 mm. „Ku” odnosi się do Quartz-under. Fale te są wykorzystywane w komunikacji satelitarnej do pomiaru zmian energii impulsów mikrofalowych i mogą określać prędkość i kierunek wiatru w pobliżu obszarów przybrzeżnych.

Pasmo K i Pasmo Ka:

Zakres częstotliwości fal pasma K w zakresie od 18 GHz do 26,5 GHz. Fale te mają długość od 11,3 mm do 16,7 mm. Dla pasma Ka zakres częstotliwości wynosi od 26,5 GHz do 40 GHz i zajmują one długość fali od 5 mm do 11,3 mm. Fale te są wykorzystywane w komunikacji satelitarnej, obserwacjach astronomicznych i radarach. Radary w tym zakresie częstotliwości zapewniają krótki zasięg, wysoką rozdzielczość i duże ilości danych z częstotliwością odnawiania.

Pasmo V:

To pasmo pozostaje dla wysokiego tłumienia. Aplikacje radarowe są ograniczone do krótkiego zakresu zastosowań. Zakres częstotliwości dla tych fal wynosi od 50 GHz do 75 GHz. Długość fali tych mikrofal wynosi od 4,0 mm do 6,0 mm. Istnieje kilka innych pasm, takich jak U, E, W, F, D i P o bardzo wysokich częstotliwościach, które są używane w kilku zastosowaniach.

Promieniowanie mikrofalowe i jego wpływ na zdrowie:

Promieniowanie to energia pochodząca ze źródła i przemieszczająca się przez jakiś ośrodek lub przestrzeń. Generalnie promieniowanie RF będzie wytwarzane przez kilka urządzeń, takich jak nadajniki telewizyjne i radiowe, grzejniki indukcyjne i grzejniki dielektryczne. Promieniowanie mikrofalowe będzie wytwarzane przez urządzenia radarowe, anteny talerzowe i kuchenki mikrofalowe.

Promieniowanie mikrofalowe i jego wpływ na zdrowie

Efekt promieniowania mikrofalowego po rozmowie telefonicznej

Efekt promieniowania mikrofalowego po rozmowie telefonicznej

Ze względu na promieniowanie mikrofalowe temperatura ciała może wzrosnąć. W przypadku narządów o słabej kontroli temperatury, takich jak soczewka oczu, istnieje większe ryzyko uszkodzenia przez ciepło. Ponieważ energia promieniowania pochłaniana przez organizm zmienia się wraz z częstotliwością, pomiar szybkości pochłaniania jest bardzo trudny.

5 Zalety korzystania z technologii mikrofalowej:

  1. Nie wymaga żadnego połączenia kablowego.
  2. Mogą przenosić duże ilości informacji ze względu na ich wysokie częstotliwości robocze.
  3. Możemy mieć dostęp do większej liczby kanałów.
  4. Tani zakup gruntu: każda wieża zajmuje niewielką powierzchnię.
  5. Sygnały o wysokiej częstotliwości / krótkich falach wymagają małej anteny.

5 Wady:

  1. Tłumienie przez ciała stałe: ptaki, deszcz, śnieg i mgłę.
  2. Budowa długich wież jest bardzo kosztowna.
  3. Odbity od płaskich powierzchni, takich jak woda i metal.
  4. Rozszczepione (rozszczepione) wokół ciał stałych.
  5. Załamywana przez atmosferę, powodując w ten sposób wyrzucanie wiązki z odbiornika.

Teraz zrozumiałeś pojęcie mikrofal oraz zastosowania i efekty z powyższego artykułu, więc jeśli masz jakieś pytania z powyższego tematu lub elektrycznego i projekty elektroniczne zostaw sekcję komentarzy poniżej.

Kredyt zdjęciowy:

  • Pasma mikrofalowe wg statyczny
  • Miernik fal do pomiaru w paśmie Ku By statyczny
  • Efekt promieniowania mikrofalowego po rozmowie telefonicznej wikimedia