Mikrobølger - Grundlæggende, applikationer og effekter

Mikrobølger - Grundlæggende, applikationer og effekter

Hvad er mikrobølger?

Mikrobølger refererer til de elektromagnetiske stråler med frekvenser mellem 300 MHz og 300 GHz i det elektromagnetiske spektrum. Mikrobølger er små sammenlignet med de bølger, der bruges i radioudsendelser. Deres rækkevidde ligger imellem radiobølgerne og infrarøde bølger. Mikrobølger bevæger sig i lige linjer, og de påvirkes let af troposfæren. De kræver ikke noget medium for at rejse. Metaller afspejler disse bølger. Ikke-metaller som glas og partikler er delvist gennemsigtige for disse bølger.



Mikrobølger er velegnede til trådløs transmission af signaler at have større båndbredde. Mikrobølger bruges mest i satellitkommunikation, radarsignaler, telefoner og navigationsapplikationer. Andre anvendelser, hvor de anvendte mikrobølger er medicinske behandlinger, tørringsmaterialer og i husholdninger til tilberedning af mad.


Praktisk talt har en mikrobølgeteknik tendens til at bevæge sig væk fra modstandene, kondensatorerne og induktorer, der bruges med lavere frekvens radiobølger. I stedet er distribueret og transmissionslinjeteori en mere nyttig metode til design og analyse. I stedet for åben-ledning og koaksiale linjer, der anvendes ved lavere frekvenser, bruger bølgeledere. Og klumpede elementer og tunede kredsløb erstattes af hulrumsresonatorer eller resonanslinjer. Selv ved højere frekvenser, hvor bølgelængden af ​​de elektromagnetiske bølger bliver lille sammenlignet med størrelsen på de strukturer, der bruges til at behandle dem, er mikrobølgeovnen blevet den nyeste teknologi, og metoderne for optik anvendes. Mikrobølgeovnekilder med høj effekt bruger specialiserede vakuumrør til at generere mikrobølger.





Anvendelser og anvendelser af mikrobølgeovn:

De mest almindelige applikationer er inden for området fra 1 til 40 GHz. Mikrobølger er velegnede til signaler med trådløs transmission (trådløs LAN-protokol Ex- Bluetooth) med højere båndbredde. Mikrobølger bruges almindeligvis i radarsystemer, hvor radar bruger mikrobølgestråling til at detektere rækkevidden, afstanden og andre egenskaber ved sensorenheder og mobile bredbåndsapplikationer. Mikrobølgeteknologi bruges i radio til transmission og telekommunikation af transmission, fordi på grund af deres lille bølgelængde er meget retningsbestemte bølger mindre og derfor mere praktiske end de ville være ved længere bølgelængder (lavere frekvenser) før introduktionen af ​​fiberoptisk transmission. Mikrobølger bruges generelt i telefon til langdistancekommunikation.

Elektromagnetiske spektrum

Elektromagnetiske spektrum



Flere andre anvendelser, hvor mikrobølgerne er medicinske behandlinger, mikrobølgeopvarmning bruges til tørring og hærdning af produkter og i husholdninger til tilberedning af mad (mikrobølgeovne).

En anvendelse af mikrobølgeovn:

Mikrobølgeovn bruges ofte til madlavning uden brug af vand. Mikrobølgeovnens høje energi roterer de polære molekyler af vand, fedt og sukker i fødevaren. Denne rotation forårsager friktion, der resulterer i varmeproduktion. Denne proces kaldes dielektrisk opvarmning. Excitationen ved mikrobølgeovnen er næsten ensartet, så maden varmes op ensartet. Madlavningen i mikrobølgeovnen er hurtig, effektiv og sikker.


MICROWAVE-OVEN-DELER

MICROWAVE-OVEN-DELER

Mikrobølgeovnen består af en højspændingstransformator, der sender energi ind i Magnetron, et Magnetron-kammer, Magnetron-styreenhed, en bølgeleder og kogekammeret. Energien i mikrobølgeovnen har en frekvens på 2,45 GHz med en bølgelængde på 12,24 cm. Mikrobølgeovnen formeres som skiftende cyklusser, så de polære molekyler (den ene ende positive og den anden ende negative) tilpasser sig efter de skiftende cyklusser. Denne selvjustering forårsager rotation af de polære molekyler. De roterende polære molekyler rammer andre molekyler og sætter dem i bevægelse. Mikrobølge-induceret opvarmning er mere effektiv, hvis vævet har et højt vandindhold, da der er frie vandmolekyler at rotere. Fedt, sukker, frossent vand osv. Viser mindre dielektrisk opvarmning på grund af tilstedeværelsen af ​​mindre frie vandmolekyler. Mikrobølgeovnen koger først den ydre del af maden og derefter den indre del svarende til almindelig madlavning ved hjælp af en flamme.

Mikrobølgeovnens kogekammer er et Faraday-bur, der forhindrer mikrobølgeovnen i at lække ud i miljøet. Ovnens glasdør hjælper med at se ovnens indre. Faraday-buret såvel som døren er godt beskyttet ved hjælp af ledende mesh for at holde afskærmningen. Perforeringerne i masken er mindre i størrelse, så mikrobølgeovnen ikke kan slippe ud gennem masken. Mikrobølgeovnens elektriske effektivitet er høj, da ovnen kun konverterer en del af ovnen elektrisk energi . En typisk ovn bruger 1100 elektrisk energi til at producere 700 watt mikrobølgeenergi. De resterende 400 watt spredes som varme i Magnetron. Der kræves yderligere energi til at betjene andre ovnkomponenter som en lampe, drejebordsmotor til kølevifte.

Mikrobølgeovne:

Mikrobølger findes i den højere ende af radiospektret, men de adskiller sig almindeligvis fra radiobølger baseret på teknologien, der bruger dem. Mikrobølger er opdelt i underbånd baseret på deres bølgelængder, der giver forskellige oplysninger. Frekvensbåndene for mikrobølger er som følger:

Mikrobølgeovne

Mikrobølgeovne

Mikrobølgefrekvensbånd og deres frekvensområde

Mikrobølgefrekvensbånd og deres frekvensområde

L-bånd:

L-bånd har frekvensområdet mellem 1 GHz og 2 GHz, og deres bølgelængde i frit rum er 15 cm til 30 cm. Disse bølgeformer bruges i navigationer, GSM-mobiltelefoner og i militære applikationer. De kan bruges til at måle jordfugtigheden i regnskove.

S-bånd:

S-bånds mikrobølger har frekvensområdet mellem 2 GHz og 4 GHz, og deres bølgelængdeområde er 7,5 cm til 15 cm. Disse bølger kan bruges i navigationsfyr, optisk kommunikation og trådløse netværk.

C-bånd:

C-båndsbølger har området mellem 4 GHz og 8 GHz, og deres bølgelængde er mellem 3,75 cm og 7,5 cm. C-bånds mikrobølger trænger ind i klodser, støv, røg, sne og regn for at afsløre jordens overflade. Disse mikrobølger kan bruges i langdistance radiotelekommunikation.

X-bånd:

Frekvensområdet for S-bånds mikrobølger er 8 GHz til 12 GHz med bølgelængden mellem 25 mm og 37,5 mm. Disse bølger bruges i satellitkommunikation, bredbåndskommunikation, radarer, rumkommunikation og amatørradiosignaler.

Radarapplikationer ved hjælp af mikrobølger

Radarapplikationer ved hjælp af mikrobølger

Ku-Band:

Ku band

Bølgemåler til måling i Ku-båndet

Disse bølger optager frekvensområdet mellem 12 GHz og 18 GHz og har bølgelængden mellem 16,7 mm til 25 mm. 'Ku' henviser til kvarts-under. Disse bølger bruges i satellitkommunikation til måling af ændringer i energien i mikrobølgeimpulser, og de kan bestemme vindens hastighed og retning nær kystområder.

K-Band og Ka-Band:

Frekvensområdet for K-båndsbølger mellem 18 GHz og 26,5 GHz. Disse bølger har en bølgelængde mellem 11,3 mm og 16,7 mm. For Ka-båndet er frekvensområdet 26,5 GHz til 40 GHz, og de optager bølgelængden mellem 5 mm og 11,3 mm. Disse bølger bruges i satellitkommunikation, astronomiske observationer og radarer. Radarer i dette frekvensområde giver kort rækkevidde, høj opløsning og store datamængder ved fornyelseshastigheden.

V-bånd:

Dette bånd forbliver for høj dæmpning. Radarapplikationer er begrænset til en kort række applikationer. Frekvensområdet for disse bølger er 50 GHz til 75 GHz. Bølgelængden for disse mikrobølger er mellem 4,0 mm og 6,0 mm. Der er nogle flere bånd som U, E, W, F, D og P med meget høje frekvenser, som bruges i flere applikationer.

Mikrobølge stråling og dens indvirkning på sundheden:

Stråling er en energi, der kommer fra en kilde og bevæger sig gennem noget medium eller rum. Generelt produceres RF-stråling af flere enheder som tv- og radiosendere, induktionsvarmer og dielektriske varmeapparater. Mikrobølgestråling produceres af radarenheder, parabolantenner og mikrobølgeovne.

Mikrobølge stråling og dens indvirkning på sundheden

Mikrobølge strålingseffekt efter telefonopkald

Mikrobølgestrålingseffekt efter et telefonopkald

På grund af mikrobølgestrålingen kan kropstemperaturen stige. Der er en højere risiko for varmeskader med organer, der har dårlig temperaturkontrol, såsom øjets linse. Da strålingsenergi absorberet af kroppen varierer med frekvensen, er det meget vanskeligt at måle absorptionshastigheden.

5 Fordele ved brug af mikrobølgeteknologi:

  1. Det kræver ingen kabelforbindelse.
  2. De kan bære store mængder information på grund af deres høje driftsfrekvenser.
  3. Vi har adgang til flere antal kanaler.
  4. Lavt køb af jord: hvert tårn optager et lille område.
  5. Højfrekvente / korte bølgelængdesignaler kræver en lille antenne.

5 ulemper:

  1. Dæmpning af faste genstande: fugle, regn, sne og tåge.
  2. Det er meget dyrt at bygge lange tårne.
  3. Reflekteret fra flade overflader som vand og metal.
  4. Diffracted (split) omkring faste genstande.
  5. Brydes af atmosfæren, hvilket får strålen til at projiceres væk fra modtageren.

Nu har du forstået begrebet mikrobølger og applikationer og effekter fra ovenstående artikel, så hvis du har spørgsmål fra ovenstående emne eller det elektriske og elektroniske projekter efterlad kommentarfeltet nedenfor.

Fotokredit:

  • Mikrobølgeovne ved gstatisk
  • Bølgemåler til måling i Ku-båndet By gstatisk
  • Mikrobølge strålingseffekt efter telefonopkald Af wikimedia