Čo sú to mikrovlnky?
Mikrovlny označujú elektromagnetické lúče s frekvenciami od 300 MHz do 300 GHz v elektromagnetickom spektre. Mikrovlny sú malé v porovnaní s vlnami používanými pri rozhlasovom vysielaní. Ich dosah je medzi rádiovými vlnami a infračervenými vlnami. Mikrovlny cestujú po priamych líniách a bude na ne ľahko pôsobiť troposféra. Na cestovanie nevyžadujú žiadne médium. Kovy budú tieto vlny odrážať. Nekovy ako sklo a častice sú pre tieto vlny čiastočne priehľadné.
Mikrovlny sú vhodné pre bezdrôtový prenos signálov mať väčšiu šírku pásma. Mikrovlny sa najčastejšie používajú v satelitnej komunikácii, radarových signáloch, telefónoch a navigačných aplikáciách. Ďalšie aplikácie, kde sa používajú mikrovlnné rúry, sú lekárske ošetrenie, sušenie materiálov a v domácnostiach na prípravu jedla.
Prakticky má mikrovlnná technika tendenciu vzdialiť sa od rezistorov, kondenzátorov a induktorov používaných pri nízkofrekvenčných rádiových vlnách. Namiesto toho je teória distribuovaných a prenosových vedení užitočnejšou metódou na návrh a analýzu. Namiesto otvoreného a koaxiálneho vedenia používaného pri nižších frekvenciách sa používajú vlnovody. A sústredené prvky a vyladené obvody sú nahradené dutinovými rezonátormi alebo rezonančnými vedeniami. Aj pri vyšších frekvenciách, kde sa vlnová dĺžka elektromagnetických vĺn zmenšuje v porovnaní s veľkosťou štruktúr použitých na ich spracovanie, sa mikrovlnná rúra stala najnovšou technológiou a používajú sa metódy optiky. Vysokovýkonné mikrovlnné zdroje používajú na výrobu mikrovlniek špecializované elektrónky.
Aplikácie a použitia mikrovlnnej rúry:
Najčastejšie sa aplikácie pohybujú v rozmedzí od 1 do 40 GHz. Mikrovlny sú vhodné na bezdrôtový prenos (bezdrôtový LAN protokol Ex-Bluetooth) signálov s vyššou šírkou pásma. Mikrovlny sa bežne používajú v radarových systémoch, kde radar využíva mikrovlnné žiarenie na zisťovanie rozsahu, vzdialenosti a ďalších charakteristík snímacích zariadení a mobilných širokopásmových aplikácií. Mikrovlnná technológia sa používa v rádiu na vysielanie a telekomunikáciu prenosu, pretože vďaka svojej malej vlnovej dĺžke sú vysoko smerové vlny menšie a teda praktickejšie, ako by boli pri dlhších vlnových dĺžkach (nižšie frekvencie) pred zavedením prenosu pomocou optických vlákien. Mikrovlny sa v telefóne zvyčajne používajú na komunikáciu na veľké vzdialenosti.
Elektromagnetické spektrum
Niekoľko ďalších aplikácií, kde sa používajú mikrovlnné rúry, sú lekárske ošetrenia, mikrovlnné ohrievanie sa používa na sušenie a konzervovanie výrobkov a v domácnostiach na prípravu jedál (mikrovlnné rúry).
Aplikácia mikrovlnnej rúry:
Mikrovlnná rúra sa bežne používa na varenie bez použitia vody. Vysoká energia mikrovlnky rotuje polárne molekuly vody, tukov a cukrov v potravinách. Táto rotácia spôsobuje trenie, ktoré vedie k tvorbe tepla. Tento proces sa nazýva dielektrické vykurovanie. Budenie mikrovlnnou rúrou je takmer rovnomerné, aby sa jedlo rovnomerne ohrievalo. Varenie v mikrovlnnej rúre je rýchle, efektívne a bezpečné.
MIKROVLNNÉ RÚRY-DIELY
Mikrovlnná rúra sa skladá z vysokonapäťového transformátora, ktorý prenáša energiu do Magnetronu, komory Magnetron, riadiacej jednotky Magnetron, vlnovodu a varnej komory. Energia v mikrovlnnej rúre má frekvenciu 2,45 GHz s vlnovou dĺžkou 12,24 cm. Mikrovlnná rúra sa šíri ako striedavé cykly, takže polárne molekuly (jeden koniec pozitívny a druhý koniec negatívny) sa zarovnávajú podľa striedajúcich sa cyklov. Toto samoriadenie spôsobuje rotáciu polárnych molekúl. Rotujúce polárne molekuly zasiahli ďalšie molekuly a uviedli ich do pohybu. Zahrievanie indukované mikrovlnami je účinnejšie, ak má tkanivo vysoký obsah vody, pretože sú tu voľné molekuly vody, ktoré sa môžu otáčať. Tuky, cukry, zamrznutá voda atď. Vykazujú menšie dielektrické zahrievanie vďaka prítomnosti menej voľných molekúl vody. Mikrovlnná rúra najskôr pripraví vonkajšiu časť jedla a potom vnútornú časť podobnú bežnému vareniu pomocou plameňa.
Varná komora mikrovlnnej rúry je Faradayova klietka, ktorá zabraňuje úniku mikrovlnnej rúry do životného prostredia. Sklenené dvierka rúry pomáhajú pozerať do vnútra rúry. Faradayova klietka, rovnako ako dvere, sú dobre chránené pomocou vodivého pletiva, ktoré udržuje štít. Perforácie v sieťke majú menšiu veľkosť, takže mikrovlnná rúra nemôže sieťkou uniknúť. Elektrická účinnosť mikrovlnnej rúry je vysoká, pretože rúra prevádza iba časť mikrovlnnej rúry elektrická energia . Typická rúra spotrebuje 1100 elektrickej energie na výrobu 700 wattov mikrovlnnej energie. Zvyšných 400 wattov sa rozptýli ako teplo v Magnetrone. Dodatočná energia je potrebná na prevádzku ďalších komponentov rúry, ako sú žiarovky, otočné motory chladiacich ventilátorov atď.
Mikrovlnné pásma:
Mikrovlny sa nachádzajú na vyššom konci rádiového spektra, ale zvyčajne sa líšia od rádiových vĺn založených na technológii, ktorá ich využíva. Mikrovlny sú rozdelené do čiastkových pásiem na základe ich vlnových dĺžok, ktoré poskytujú rôzne informácie. Frekvenčné pásma mikrovĺn sú nasledujúce:
Mikrovlnné pásma
Mikrovlnné frekvenčné pásma a ich frekvenčný rozsah
Pásmo L:
Pásma L majú frekvenčný rozsah od 1 GHz do 2 GHz a ich vlnová dĺžka vo voľnom priestore je 15 cm až 30 cm. Tieto rozsahy vĺn sa používajú v navigáciách, mobilných telefónoch GSM a vo vojenských aplikáciách. Môžu byť použité na meranie pôdnej vlhkosti dažďových lesov.
S-pásmo:
Mikrovlny v pásme S majú frekvenčný rozsah od 2 GHz do 4 GHz a ich rozsah vlnových dĺžok je 7,5 cm až 15 cm. Tieto vlny sa dajú použiť v navigačných majákoch, optickej komunikácii a bezdrôtových sieťach.
Pásmo C:
Vlny pásma C majú rozsah medzi 4 GHz a 8 GHz a ich vlnová dĺžka je medzi 3,75 cm a 7,5 cm. Mikrovlny pásma C prenikajú cez hrudy, prach, dym, sneh a dážď a odhaľujú zemský povrch. Tieto mikrovlnné rúry sa dajú použiť v diaľkových rádiových telekomunikáciách.
Pásmo X:
Frekvenčný rozsah pre mikrovlny v pásme S je 8 GHz až 12 GHz s vlnovou dĺžkou od 25 mm do 37,5 mm. Tieto vlny sa používajú v satelitnej komunikácii, širokopásmovej komunikácii, radaroch, vesmírnej komunikácii a amatérskych rádiových signáloch.
Radarové aplikácie využívajúce mikrovlnné rúry
Ku-Band:
Vlnomer na meranie v pásme Ku
Tieto vlny obsadzujú frekvenčný rozsah od 12 GHz do 18 GHz a majú vlnovú dĺžku od 16,7 mm do 25 mm. „Ku“ označuje kremeň. Tieto vlny sa používajú v satelitnej komunikácii na meranie zmien energie mikrovlnných impulzov a môžu určovať rýchlosť a smer vetra v blízkosti pobrežných oblastí.
K-pásmo a Ka-pásmo:
Frekvenčný rozsah pre vlny K pásma v rozmedzí od 18 GHz do 26,5 GHz. Tieto vlny majú vlnovú dĺžku od 11,3 mm do 16,7 mm. Pre pásmo Ka je frekvenčný rozsah 26,5 GHz až 40 GHz a zaberajú vlnovú dĺžku v rozmedzí 5 až 11,3 mm. Tieto vlny sa používajú v satelitnej komunikácii, astronomických pozorovaniach a radaroch. Radary v tomto frekvenčnom rozsahu poskytujú obnovovací kmitočet na krátke vzdialenosti, vysoké rozlíšenie a veľké množstvo údajov.
V-pásmo:
Toto pásmo zostáva pre vysoký útlm. Radarové aplikácie sú obmedzené pre malý rozsah aplikácií. Frekvenčný rozsah pre tieto vlny je 50 GHz až 75 GHz. Vlnová dĺžka pre tieto mikrovlny je medzi 4,0 mm až 6,0 mm. Existuje niekoľko ďalších pásiem ako U, E, W, F, D a P s veľmi vysokými frekvenciami, ktoré sa používajú v niekoľkých aplikáciách.
Mikrovlnné žiarenie a jeho vplyv na zdravie:
Žiarenie je energia, ktorá pochádza zo zdroja a putuje cez nejaké médium alebo priestor. Všeobecne bude RF žiarenie produkovať niekoľko zariadení, ako sú televízne a rozhlasové vysielače, indukčné ohrievače a dielektrické ohrievače. Mikrovlnné žiarenie budú produkovať radarové zariadenia, parabolické antény a mikrovlnné rúry.
Účinok mikrovlnného žiarenia po telefonickom hovore
Vplyvom mikrovlnného žiarenia sa môže zvýšiť telesná teplota. Existuje vyššie riziko tepelného poškodenia orgánov, ktoré majú zlú reguláciu teploty, ako sú očné šošovky. Pretože energia žiarenia absorbovaná telom sa líši podľa frekvencie, meranie rýchlosti absorpcie je veľmi ťažké.
5 výhod používania mikrovlnnej technológie:
- Nevyžaduje žiadne káblové pripojenie.
- Môžu prenášať veľké množstvo informácií kvôli ich vysokým prevádzkovým frekvenciám.
- Máme prístup k väčšiemu počtu kanálov.
- Lacný nákup pozemkov: každá veža zaberá malú plochu.
- Signály vysokej frekvencie / krátkych vlnových dĺžok vyžadujú malú anténu.
5 Nevýhody:
- Útlm pevnými predmetmi: vtáky, dážď, sneh a hmla.
- Stavať dlhé veže je oveľa nákladnejšie.
- Odráža sa od rovných povrchov, ako je voda a kov.
- Rozptýlené (rozdelené) okolo pevných predmetov.
- Lomí sa atmosférou, čo vedie k tomu, že lúč sa premieta ďalej od prijímača.
Teraz ste pochopili koncept mikrovĺn a aplikácií a efektov z vyššie uvedeného článku, takže ak máte akékoľvek otázky z vyššie uvedenej témy alebo elektrických a elektronické projekty zanechajte komentár nižšie.
Fotografický kredit:
