Mik azok a mikrohullámok?
A mikrohullámok az elektromágneses spektrumban 300 MHz és 300 GHz közötti frekvenciájú elektromágneses sugarakra utalnak. A mikrohullámok kicsiek, ha összehasonlítjuk a rádióműsor-sugárzásban használt hullámokkal. Hatótávolságuk a rádióhullámok és az infravörös hullámok között van. A mikrohullámok egyenes vonalakban haladnak, és a troposzféra enyhén befolyásolja őket. Nem igényelnek semmilyen közeget az utazáshoz. A fémek tükrözik ezeket a hullámokat. A nemfémek, például az üveg és a részecskék, részben átlátszóak ezekre a hullámokra.
A mikrohullámok alkalmasak a jelek vezeték nélküli továbbítása nagyobb sávszélességgel rendelkezik. A mikrohullámokat leggyakrabban műholdas kommunikációban, radarjelekben, telefonokban és navigációs alkalmazásokban használják. Egyéb alkalmazások, ahol a mikrohullámokat használják, orvosi kezelések, szárítóanyagok, valamint háztartásokban ételkészítéshez.
Gyakorlatilag a mikrohullámú technika hajlamos eltávolodni az alacsonyabb frekvenciájú rádióhullámoknál alkalmazott ellenállásoktól, kondenzátoroktól és induktivitásoktól. Ehelyett az elosztott és a távvezeték-elmélet hasznosabb módszer a tervezéshez és az elemzéshez. Alacsonyabb frekvencián használt nyílt vezetékes és koaxiális vonalak helyett hullámvezetőket használnak. Az egyesített elemeket és a hangolt áramköröket üreges rezonátorok vagy rezonáns vonalak helyettesítik. Még a magasabb frekvenciákon is, ahol az elektromágneses hullámok hullámhossza kicsi lesz, összehasonlítva a feldolgozásukhoz használt szerkezetek méretével, a mikrohullámú sütő a legújabb technológiává vált, és az optika módszereit használják. A nagy teljesítményű mikrohullámú források speciális vákuumcsöveket használnak a mikrohullámok előállításához.
A mikrohullámú sütő alkalmazásai és felhasználása:
A leggyakoribb alkalmazások az 1–40 GHz tartományba esnek. A mikrohullámok alkalmasak a nagyobb sávszélességű vezeték nélküli átvitelre (vezeték nélküli LAN protokoll Ex- Bluetooth). A mikrohullámokat gyakran használják olyan radarrendszerekben, ahol a radar mikrohullámú sugárzást használ az érzékelő eszközök és a mobil szélessávú alkalmazások hatósugarának, távolságának és egyéb jellemzőinek detektálására. A mikrohullámú technológiát a rádióban sugározzák és továbbítják az átvitelt, mivel kis hullámhosszuk miatt az erősen irányított hullámok kisebbek és ezért praktikusabbak, mint a hosszabb hullámhosszakon (alacsonyabb frekvenciákon) lennének, mielőtt a száloptikai átvitelt bevezetnék. A mikrohullámokat általában telefonon használják távolsági kommunikációra.
Elektromágneses spektrum
Számos egyéb alkalmazás, ahol a mikrohullámok orvosi kezelések, mikrohullámú fűtést alkalmaznak a termékek szárítására és kikeményítésére, a háztartásokban pedig élelmiszerek (mikrohullámú sütők) előállítására.
Mikrohullámú sütő alkalmazása:
A mikrohullámú sütőt vízhasználat nélkül szokták főzni. A mikrohullámú sütő nagy energiája elforgatja az élelmiszer víz, zsír és cukrok poláris molekuláit. Ez a forgás súrlódást okoz, amely hőtermelést eredményez. Ezt a folyamatot dielektromos fűtésnek hívják. A mikrohullámú gerjesztés szinte egyenletes, így az étel egyenletesen melegszik fel. A mikrohullámú sütőben történő főzés gyors, hatékony és biztonságos.
Mikrohullámú sütő-alkatrészek
A mikrohullámú sütő egy nagyfeszültségű transzformátorból áll, amely energiát juttat a Magnetronba, a Magnetron kamrába, a Magnetron vezérlőegységbe, a hullámvezetőbe és a főzőkamrába. A mikrohullámú sütőben lévő energia frekvenciája 2,45 GHz, 12,24 cm hullámhosszal. A mikrohullámú váltakozó ciklusokként terjed, így a poláris molekulák (az egyik vég pozitív, a másik vég negatív) a váltakozó ciklusok szerint helyezkednek el. Ez az önillesztés a poláris molekulák forgását okozza. A forgó poláris molekulák eltalálnak más molekulákat és mozgásba hozzák őket. A mikrohullámú indukált melegítés akkor hatékonyabb, ha a szövet magas víztartalmú, mivel szabad vízmolekulák forognak. A zsírok, cukrok, a fagyasztott víz stb. Kevésbé dielektromos melegítést mutatnak a kevesebb szabad vízmolekula jelenléte miatt. A mikrohullámú sütő először az étel külső részét, majd a belső részét főzi, hasonlóan a szokásos főzéshez, láng segítségével.
A mikrohullámú sütő főző kamrája Faraday ketrec, amely megakadályozza, hogy a mikrohullámú sütő a környezetbe szivárogjon. A sütő üveg ajtaja elősegíti a sütő belsejének megtekintését. A Faraday ketrec, valamint az ajtó jól védett vezetőképes hálóval az árnyékolás megtartása érdekében. A háló perforációi kisebb méretűek, így a mikrohullámú sütő nem tud kijönni a hálón keresztül. A mikrohullámú sütő elektromos hatékonysága magas, mivel a sütő csak a sütő egy részét alakítja át elektromos energia . Egy tipikus sütő 1100 elektromos energiát fogyaszt 700 watt mikrohullámú energia előállításához. A fennmaradó 400 wattot hő eloszlatja a Magnetronban. További energia szükséges a sütő egyéb alkatrészeinek, például lámpának, hűtőventilátor forgótányéros motorjának működtetéséhez.
Mikrohullámú sávok:
A mikrohullámok a rádióspektrum felső végén találhatók, de az őket használó technológia alapján általában különböznek a rádióhullámoktól. A mikrohullámokat részsávokra osztják hullámhosszuk alapján, amelyek különböző információkat szolgáltatnak. A mikrohullámok frekvenciasávjai a következők:
Mikrohullámú sávok
Mikrohullámú frekvenciasávok és azok frekvenciatartománya
L-sáv:
Az L sávok frekvenciatartománya 1 GHz és 2 GHz között van, hullámhosszuk a szabad térben 15 cm és 30 cm között van. Ezeket a hullámtartományokat használják a navigációban, a GSM mobiltelefonokban és a katonai alkalmazásokban. Használhatók az esőerdők talajnedvességének mérésére.
S-Band:
Az S-sávú mikrohullámok frekvenciatartománya 2 GHz és 4 GHz között van, hullámhossztartományuk 7,5 cm és 15 cm között van. Ezek a hullámok felhasználhatók navigációs jeladókban, optikai kommunikációban és vezeték nélküli hálózatokban.
C-sáv:
A C sávú hullámok tartománya 4 GHz és 8 GHz között van, hullámhosszuk pedig 3,75 cm és 7,5 cm között van. A C sávú mikrohullámok behatolnak a rögökbe, a porba, a füstbe, a hóba és az esőbe, hogy felfedjék a föld felszínét. Ezek a mikrohullámok nagy távolságú rádiótávközlésben használhatók.
X-Band:
Az S-sávú mikrohullámok frekvenciatartománya 8 GHz - 12 GHz, a hullámhossz 25 mm és 37,5 mm között van. Ezeket a hullámokat műholdas kommunikációban, szélessávú kommunikációban, radarokban, űrkommunikációban és amatőr rádiójelekben használják.
Radar alkalmazások mikrohullámokat használva
Ku-Band:
Hullámmérő a Ku sávban történő méréshez
Ezek a hullámok a 12 GHz és 18 GHz közötti frekvenciatartományt foglalják el, a hullámhosszuk pedig 16,7 mm és 25 mm között van. A „Ku” a Quartz-under kifejezésre utal. Ezeket a hullámokat a műholdas kommunikációban használják a mikrohullámú impulzusok energiájának változásának mérésére, és meghatározhatják a szél sebességét és irányát a part menti területek közelében.
K-Band és Ka-Band:
A K sávos hullámok frekvenciatartománya 18 GHz és 26,5 GHz között van. Ezeknek a hullámoknak a hullámhossza 11,3 mm és 16,7 mm között van. A Ka-sáv esetében a frekvenciatartomány 26,5 GHz-től 40 GHz-ig terjed, és a hullámhosszat 5 mm és 11,3 mm között foglalják el. Ezeket a hullámokat műholdas kommunikációban, csillagászati megfigyelésekben és radarokban használják. Az ebben a frekvenciatartományban lévő radarok rövid hatótávolságú, nagy felbontású és nagy mennyiségű adatot nyújtanak a megújulás sebességével.
V-band:
Ez a sáv a magas csillapítás érdekében marad. A radar alkalmazások rövid alkalmazásokra korlátozottak. Ezeknek a hullámoknak a frekvenciatartománya 50–75 GHz. Ezeknek a mikrohullámoknak a hullámhossza 4,0 mm és 6,0 mm között van. Van még néhány olyan sáv, mint az U, E, W, F, D és P, amelyek nagyon magas frekvenciákkal rendelkeznek, és amelyeket számos alkalmazásban használnak.
Mikrohullámú sugárzás és hatása az egészségre:
A sugárzás olyan energia, amely egy forrásból származik, és valamilyen közegen vagy téren keresztül halad. Általában az RF sugárzást számos eszköz, például TV és rádió adó, indukciós melegítők és dielektromos fűtőberendezések hozzák létre. A mikrohullámú sugárzást radarberendezések, antennák és mikrohullámú sütők hozzák létre.
Mikrohullámú sugárzás telefonhívás után
A mikrohullámú sugárzás miatt a testhőmérséklet emelkedhet. A rossz hőmérséklet-szabályozású szerveknél, például a szemlencsénél nagyobb a hő károsodásának kockázata. Mivel a test által elnyelt sugárzási energia a frekvenciától függ, az abszorpciós sebesség mérése nagyon nehéz.
5 A mikrohullámú technológia használatának előnyei:
- Nem igényel semmilyen kábelcsatlakozást.
- Magas működési frekvenciájuk miatt nagy mennyiségű információt képesek hordozni.
- Több csatornához férhetünk hozzá.
- Olcsó földvásárlás: minden torony kis területet foglal el.
- A nagy frekvenciájú / rövid hullámhosszúságú jelekhez kis antenna szükséges.
5 Hátrányok:
- Szilárd tárgyak csillapítása: madarak, eső, hó és köd.
- Sokkal drágább hosszú tornyokat építeni.
- Tükröződik olyan sík felületekről, mint a víz és a fém.
- Széttört (osztott) szilárd tárgyak körül.
- A légkör megtörve ezáltal a sugár kivetül a vevőtől.
Most már megértette a mikrohullámok fogalmát, az alkalmazásokat és az effektusokat a fenti cikkből, így ha bármilyen kérdése van a fenti témával vagy az elektromos és elektronikus projektek hagyja el az alábbi megjegyzések részt.
Photo Credit:
