Vad är mikrovågor?
Mikrovågor avser de elektromagnetiska strålarna med frekvenser mellan 300 MHz och 300 GHz i det elektromagnetiska spektrumet. Mikrovågor är små jämfört med vågorna som används i radiosändningar. Deras intervall ligger mellan radiovågor och infraröda vågor. Mikrovågor går i raka linjer och de påverkas lätt av troposfären. De behöver inget medium för att resa. Metaller speglar dessa vågor. Icke-metaller som glas och partiklar är delvis genomskinliga för dessa vågor.
Mikrovågor är lämpliga för trådlös överföring av signaler med större bandbredd. Mikrovågor används oftast i satellitkommunikation, radarsignaler, telefoner och navigationsapplikationer. Andra applikationer där mikrovågorna används är medicinska behandlingar, torkmaterial och i hushåll för beredning av mat.
Praktiskt taget tenderar en mikrovågsteknik att röra sig bort från motstånden, kondensatorerna och induktorerna som används med lägre frekvensradiovågor. Istället är distribuerad teori och överföringslinje en mer användbar metod för design och analys. I stället för öppna trådar och koaxiala linjer som används vid lägre frekvenser använder vågledare. Och klumpiga element och avstämda kretsar ersätts av kavitetsresonatorer eller resonanslinjer. Även vid högre frekvenser, där våglängden för de elektromagnetiska vågorna blir liten jämfört med storleken på strukturerna som används för att bearbeta dem, har mikrovågsugnen blivit den senaste tekniken och optikmetoderna används. Mikrovågskällor med hög effekt använder specialiserade vakuumrör för att skapa mikrovågor.
Användningar och användningar av mikrovågsugn:
De vanligaste applikationerna ligger inom intervallet 1 till 40 GHz. Mikrovågor är lämpliga för trådlös överföring (trådlöst LAN-protokoll Ex-Bluetooth) -signaler med högre bandbredd. Mikrovågor används ofta i radarsystem där radar använder mikrovågsstrålning för att detektera räckvidd, avstånd och andra egenskaper hos avkänningsenheter och mobila bredbandstillämpningar. Mikrovågsteknik används i radio för sändning och telekommunikation för överföring eftersom på grund av deras lilla våglängd är mycket riktade vågor mindre och därför mer praktiska än de skulle vara vid längre våglängder (lägre frekvenser) innan införandet av fiberoptisk överföring. Mikrovågor används vanligtvis i telefon för fjärrkommunikation.
Elektromagnetiskt spektrum
Flera andra applikationer där mikrovågorna används är medicinska behandlingar mikrovågsuppvärmning används för torkning och härdning av produkter och i hushåll för beredning av mat (mikrovågsugnar).
En applikation av mikrovågsugn:
Mikrovågsugn används ofta för matlagning utan att använda vatten. Mikrovågens höga energi roterar de polära molekylerna vatten, fett och socker i livsmedlet. Denna rotation orsakar friktion som resulterar i värmeproduktion. Denna process kallas Dielektrisk uppvärmning. Mikrovågsugnen är nästan jämn så att maten värms upp jämnt. Tillagningen i mikrovågsugnen är snabb, effektiv och säker.
Mikrovågsugn-delar
Mikrovågsugnen består av en högspänningstransformator som skickar energi till Magnetron, en Magnetron-kammare, Magnetron-styrenhet, en vågledare och tillagningskammaren. Energin i mikrovågsugnen har en frekvens på 2,45 GHz med en våglängd på 12,24 cm. Mikrovågsugnen förökas som alternerande cykler så att de polära molekylerna (ena änden är positiva och den andra änden negativa) inriktar sig enligt alternerande cykler. Denna självinriktning orsakar rotation av de polära molekylerna. De roterande polära molekylerna träffar andra molekyler och sätter dem i rörelse. Mikrovågsinducerad uppvärmning är effektivare om vävnaden har högt vatteninnehåll eftersom det finns fria vattenmolekyler att rotera. Fetter, sockerarter, fryst vatten etc. visar mindre dielektrisk uppvärmning på grund av närvaron av mindre fria vattenmolekyler. Mikrovågsugnen tillagar först den yttre delen av maten och sedan den inre delen liknar vanlig matlagning med hjälp av en låga.
Mikrovågsugns tillagningskammare är en Faraday-bur som förhindrar att mikrovågsugnen läcker ut till miljön. Ugnsglasdörren hjälper till att se ugnens inre. Faradays bur, liksom dörren, är väl skyddad med ledande nät för att hålla skärmen. Perforeringarna i nätet har mindre storlek så att mikrovågsugnen inte kan fly genom nätet. Mikrovågsugns elektriska effektivitet är hög eftersom ugnen endast omvandlar en del av ugnen elektrisk energi . En typisk ugn förbrukar 1100 elektrisk energi för att producera 700 watt mikrovågsenergi. De återstående 400 watt släpps ut som värme i Magnetron. Ytterligare energi krävs för att driva andra komponenter i ugnen som en lampa, kylfläktens skivspelarmotor etc.
Mikrovågsband:
Mikrovågor finns i den högre änden av radiospektrumet, men de skiljer sig ofta från radiovågor baserat på tekniken som använder dem. Mikrovågor delas in i underband baserat på deras våglängder som ger olika information. Frekvensbanden för mikrovågor är som följer:
Mikrovågsband
Mikrovågsfrekvensband och deras frekvensområde
L-band:
L-band har frekvensområdet mellan 1 GHz och 2 GHz och deras våglängd i fritt utrymme är 15 cm till 30 cm. Dessa vågor används i navigering, GSM-mobiltelefoner och i militära applikationer. De kan användas för att mäta regnskogen på jordfuktigheten.
S-band:
S-band mikrovågor har frekvensområdet mellan 2 GHz och 4 GHz och deras våglängdsområde är 7,5 cm till 15 cm. Dessa vågor kan användas i navigationsfyrar, optisk kommunikation och trådlösa nätverk.
C-band:
C-bandvågor har intervallet mellan 4 GHz och 8 GHz och deras våglängd är mellan 3,75 cm och 7,5 cm. C-bandets mikrovågor tränger igenom klumpar, damm, rök, snö och regn för att avslöja jordytan. Dessa mikrovågor kan användas i fjärrtelekommunikation.
X-band:
Frekvensområdet för S-band-mikrovågor är 8 GHz till 12 GHz med våglängden mellan 25 mm och 37,5 mm. Dessa vågor används i satellitkommunikation, bredbandskommunikation, radar, rymdkommunikation och amatörradiosignaler.
Radarapplikationer med mikrovågor
Ku-Band:
Vågmätare för mätning i Ku-bandet
Dessa vågor upptar frekvensområdet mellan 12 GHz och 18 GHz och har våglängden mellan 16,7 mm och 25 mm. 'Ku' hänvisar till kvarts-under. Dessa vågor används i satellitkommunikation för att mäta förändringarna i mikrovågspulsernas energi och de kan bestämma vindens hastighet och riktning nära kustområden.
K-Band och Ka-Band:
Frekvensområdet för K-bandvågor mellan 18 GHz och 26,5 GHz. Dessa vågor har en våglängd mellan 11,3 mm och 16,7 mm. För Ka-bandet är frekvensområdet 26,5 GHz till 40 GHz och de upptar våglängden mellan 5 mm och 11,3 mm. Dessa vågor används i satellitkommunikation, astronomiska observationer och radar. Radarer i detta frekvensområde ger kort räckvidd, hög upplösning och stora mängder data vid förnyelseshastigheten.
V-band:
Detta band stannar för hög dämpning. Radartillämpningar är begränsade för ett kort antal applikationer. Frekvensområdet för dessa vågor är 50 GHz till 75 GHz. Våglängden för dessa mikrovågor är mellan 4,0 mm och 6,0 mm. Det finns några fler band som U, E, W, F, D och P med mycket höga frekvenser som används i flera applikationer.
Mikrovågsstrålning och dess inverkan på hälsan:
Strålning är en energi som kommer från en källa och färdas genom något medium eller utrymme. Generellt kommer RF-strålning att produceras av flera enheter som TV- och radiosändare, induktionsvärmare och dielektriska värmare. Mikrovågsstrålning kommer att produceras av radarenheter, diskantenner och mikrovågsugnar.
Mikrovågsstrålningseffekt efter ett telefonsamtal
På grund av mikrovågsstrålningen kan kroppstemperaturen öka. Det finns en högre risk för värmeskador med organ som har dålig temperaturkontroll, t.ex. ögonlinsen. Eftersom strålningsenergi som absorberas av kroppen varierar med frekvensen är det mycket svårt att mäta absorptionshastigheten.
5 Fördelar med att använda mikrovågsteknik:
- Det kräver ingen kabelanslutning.
- De kan bära stora mängder information på grund av sina höga driftsfrekvenser.
- Vi kan komma åt fler antal kanaler.
- Lågkostnadsköp: varje torn upptar ett litet område.
- Högfrekventa / korta våglängdssignaler kräver en liten antenn.
5 Nackdelar:
- Dämpning av fasta föremål: fåglar, regn, snö och dimma.
- Det är mycket dyrt att bygga långa torn.
- Reflekteras från plana ytor som vatten och metall.
- Diffracted (split) runt fasta föremål.
- Brytas av atmosfären, vilket gör att strålen projiceras bort från mottagaren.
Nu har du förstått begreppet mikrovågor och applikationer och effekter från ovanstående artikel så om du har några frågor från ovanstående ämne eller det elektriska och elektroniska projekt lämna kommentarsektionen nedan.
Fotokredit:
