Was sind Mikrowellen?
Mikrowellen beziehen sich auf elektromagnetische Strahlen mit Frequenzen zwischen 300 MHz und 300 GHz im elektromagnetischen Spektrum. Mikrowellen sind im Vergleich zu den im Rundfunk verwendeten Wellen klein. Ihre Reichweite liegt zwischen Radiowellen und Infrarotwellen. Mikrowellen bewegen sich in geraden Linien und werden von der Troposphäre leicht beeinflusst. Sie benötigen kein Medium, um zu reisen. Metalle reflektieren diese Wellen. Nichtmetalle wie Glas und Partikel sind für diese Wellen teilweise transparent.
Mikrowellen sind geeignet für drahtlose Übertragung von Signalen größere Bandbreite zu haben. Mikrowellen werden am häufigsten in der Satellitenkommunikation, bei Radarsignalen, Telefonen und Navigationsanwendungen verwendet. Andere Anwendungen, bei denen die Mikrowellen verwendet werden, sind medizinische Behandlungen, Trocknungsmaterialien und in Haushalten zur Zubereitung von Lebensmitteln.
Praktisch neigt eine Mikrowellentechnik dazu, sich von den Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten zu entfernen, die bei niederfrequenten Funkwellen verwendet werden. Stattdessen ist die Theorie der verteilten und Übertragungsleitung eine nützlichere Methode für Entwurf und Analyse. Anstelle von Open-Wire- und Koaxialleitungen, die bei niedrigeren Frequenzen verwendet werden, werden Wellenleiter verwendet. Und konzentrierte Elemente und abgestimmte Schaltkreise werden durch Hohlraumresonatoren oder Resonanzleitungen ersetzt. Selbst bei höheren Frequenzen, bei denen die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im Vergleich zur Größe der zu ihrer Verarbeitung verwendeten Strukturen klein wird, ist die Mikrowelle zur neuesten Technologie geworden, und es werden optische Methoden angewendet. Hochleistungs-Mikrowellenquellen verwenden spezielle Vakuumröhren, um Mikrowellen zu erzeugen.
Anwendungen und Anwendungen der Mikrowelle:
Die häufigsten Anwendungen liegen im Bereich von 1 bis 40 GHz. Mikrowellen eignen sich für drahtlose Übertragungssignale (WLAN-Protokoll ohne Bluetooth) mit höherer Bandbreite. Mikrowellen werden üblicherweise in Radarsystemen verwendet, bei denen Radar Mikrowellenstrahlung verwendet, um die Reichweite, Entfernung und andere Eigenschaften von Erfassungsgeräten und mobilen Breitbandanwendungen zu erfassen. Die Mikrowellentechnologie wird im Radio für die Ausstrahlung und Telekommunikation von Übertragungen verwendet, da aufgrund ihrer kleinen Wellenlänge stark gerichtete Wellen kleiner und daher praktischer sind als bei längeren Wellenlängen (niedrigeren Frequenzen) vor der Einführung der Glasfaserübertragung. Mikrowellen werden im Allgemeinen im Telefon für die Fernkommunikation verwendet.
Elektromagnetisches Spektrum
Verschiedene andere Anwendungen, bei denen die verwendeten Mikrowellen medizinische Behandlungen sind, werden zum Trocknen und Aushärten von Produkten und in Haushalten zur Zubereitung von Lebensmitteln (Mikrowellenöfen) verwendet.
Eine Anwendung von Mikrowelle-Mikrowelle:
Mikrowellenherd wird üblicherweise zum Kochen ohne Verwendung von Wasser verwendet. Die hohe Energie der Mikrowelle dreht die polaren Moleküle Wasser, Fett und Zucker des Lebensmittels. Diese Drehung verursacht Reibung, die zur Wärmeerzeugung führt. Dieser Vorgang wird als dielektrische Erwärmung bezeichnet. Die Anregung durch die Mikrowelle ist nahezu gleichmäßig, so dass sich die Lebensmittel gleichmäßig erwärmen. Das Kochen in der Mikrowelle ist schnell, effizient und sicher.
MIKROWELLENOFENTEILE
Der Mikrowellenherd besteht aus einem Hochspannungstransformator, der Energie in das Magnetron, eine Magnetron-Kammer, eine Magnetron-Steuereinheit, einen Wellenleiter und die Kochkammer leitet. Die Energie im Mikrowellenherd hat eine Frequenz von 2,45 GHz bei einer Wellenlänge von 12,24 cm. Die Mikrowelle breitet sich als Wechselzyklen aus, so dass sich die polaren Moleküle (ein Ende positiv und das andere Ende negativ) entsprechend den Wechselzyklen ausrichten. Diese Selbstausrichtung bewirkt eine Rotation der polaren Moleküle. Die rotierenden polaren Moleküle treffen andere Moleküle und setzen sie in Bewegung. Mikrowelleninduziertes Erhitzen ist effizienter, wenn das Gewebe einen hohen Wassergehalt aufweist, da freie Wassermoleküle rotieren können. Fette, Zucker, gefrorenes Wasser usw. zeigen aufgrund des Vorhandenseins weniger freier Wassermoleküle eine geringere dielektrische Erwärmung. Die Mikrowelle kocht zuerst den äußeren Teil des Essens und dann den inneren Teil, ähnlich wie beim normalen Kochen mit einer Flamme.
Die Kochkammer des Mikrowellenofens ist ein Faradayscher Käfig, der verhindert, dass die Mikrowelle in die Umgebung gelangt. Die Glastür des Ofens hilft, das Innere des Ofens zu sehen. Der Faradaysche Käfig sowie die Tür sind durch ein leitfähiges Netz gut geschützt, um die Abschirmung zu erhalten. Die Perforationen im Netz sind kleiner, so dass die Mikrowelle nicht durch das Netz entweichen kann. Der elektrische Wirkungsgrad des Mikrowellenofens ist hoch, da der Ofen nur einen Teil des elektrische Energie . Ein typischer Ofen verbraucht 1100 elektrische Energie, um 700 Watt Mikrowellenenergie zu erzeugen. Die restlichen 400 Watt werden im Magnetron als Wärme abgeführt. Zusätzliche Energie wird benötigt, um andere Komponenten des Ofens wie eine Lampe, einen Plattenspieler-Motor mit Lüfter usw. zu betreiben.
Mikrowellenbänder:
Mikrowellen befinden sich am oberen Ende des Funkspektrums, unterscheiden sich jedoch häufig von Funkwellen, basierend auf der Technologie, mit der sie verwendet werden. Mikrowellen werden basierend auf ihren Wellenlängen in Teilbänder unterteilt, die unterschiedliche Informationen liefern. Die Frequenzbänder von Mikrowellen sind wie folgt:
Mikrowellenbänder
Mikrowellenfrequenzbänder und deren Frequenzbereich
L-Band:
L-Bänder haben einen Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 2 GHz und ihre Wellenlänge im freien Raum beträgt 15 cm bis 30 cm. Diese Wellenbereiche werden in Navigationen, GSM-Mobiltelefonen und in militärischen Anwendungen verwendet. Mit ihnen kann die Bodenfeuchtigkeit von Regenwäldern gemessen werden.
S-Band:
S-Band-Mikrowellen haben einen Frequenzbereich zwischen 2 GHz und 4 GHz und einen Wellenlängenbereich von 7,5 cm bis 15 cm. Diese Wellen können in Navigationsbaken, optischer Kommunikation und drahtlosen Netzwerken verwendet werden.
C-Band:
C-Band-Wellen haben einen Bereich zwischen 4 GHz und 8 GHz und ihre Wellenlänge liegt zwischen 3,75 cm und 7,5 cm. C-Band-Mikrowellen dringen in Klumpen, Staub, Rauch, Schnee und Regen ein, um die Erdoberfläche freizulegen. Diese Mikrowellen können in der Ferntelekommunikation eingesetzt werden.
X-Band:
Der Frequenzbereich für S-Band-Mikrowellen beträgt 8 GHz bis 12 GHz mit einer Wellenlänge zwischen 25 mm und 37,5 mm. Diese Wellen werden in der Satellitenkommunikation, Breitbandkommunikation, Radar, Weltraumkommunikation und Amateurfunk verwendet.
Radaranwendungen mit Mikrowellen
Ku-Band:
Wellenmesser zur Messung im Ku-Band
Diese Wellen belegen den Frequenzbereich zwischen 12 GHz und 18 GHz und haben eine Wellenlänge zwischen 16,7 mm und 25 mm. 'Ku' bezieht sich auf Quarz unter. Diese Wellen werden in der Satellitenkommunikation zur Messung der Änderungen der Energie der Mikrowellenimpulse verwendet und können die Geschwindigkeit und Richtung des Windes in der Nähe von Küstengebieten bestimmen.
K-Band und Ka-Band:
Der Frequenzbereich für K-Band-Wellen zwischen 18 GHz und 26,5 GHz. Diese Wellen haben eine Wellenlänge zwischen 11,3 mm und 16,7 mm. Für das Ka-Band beträgt der Frequenzbereich 26,5 GHz bis 40 GHz und sie belegen die Wellenlänge zwischen 5 mm und 11,3 mm. Diese Wellen werden in der Satellitenkommunikation, bei astronomischen Beobachtungen und bei Radargeräten verwendet. Radargeräte in diesem Frequenzbereich bieten eine kurze Reichweite, eine hohe Auflösung und hohe Datenmengen bei der Erneuerungsrate.
V-Band:
Dieses Band bleibt für eine hohe Dämpfung. Radaranwendungen sind für einen kurzen Anwendungsbereich begrenzt. Der Frequenzbereich für diese Wellen beträgt 50 GHz bis 75 GHz. Die Wellenlänge für diese Mikrowellen liegt zwischen 4,0 mm und 6,0 mm. Es gibt einige weitere Bänder wie U, E, W, F, D und P mit sehr hohen Frequenzen, die in verschiedenen Anwendungen verwendet werden.
Mikrowellenstrahlung und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit:
Strahlung ist eine Energie, die von einer Quelle kommt und sich durch ein Medium oder einen Raum bewegt. Im Allgemeinen wird HF-Strahlung von mehreren Geräten wie Fernseh- und Radiosendern, Induktionsheizgeräten und dielektrischen Heizgeräten erzeugt. Mikrowellenstrahlung wird von Radargeräten, Antennen und Mikrowellenherden erzeugt.
Mikrowellenstrahlungseffekt nach einem Anruf
Aufgrund der Mikrowellenstrahlung kann sich die Körpertemperatur erhöhen. Bei Organen mit schlechter Temperaturkontrolle, wie z. B. der Augenlinse, besteht ein höheres Risiko für Hitzeschäden. Da die vom Körper absorbierte Strahlungsenergie mit der Frequenz variiert, ist die Messung der Absorptionsrate sehr schwierig.
5 Vorteile der Mikrowellentechnologie:
- Es ist keine Kabelverbindung erforderlich.
- Sie können aufgrund ihrer hohen Betriebsfrequenzen große Informationsmengen transportieren.
- Wir können auf mehr Kanäle zugreifen.
- Günstiger Landkauf: Jeder Turm nimmt eine kleine Fläche ein.
- Hochfrequenz- / kurzwellige Signale erfordern eine kleine Antenne.
5 Nachteile:
- Dämpfung durch feste Gegenstände: Vögel, Regen, Schnee und Nebel.
- Der Bau langer Türme ist sehr teuer.
- Reflektiert von flachen Oberflächen wie Wasser und Metall.
- Beugung (Teilung) um feste Objekte.
- Wird von der Atmosphäre gebrochen, wodurch der Strahl vom Empfänger weg projiziert wird.
Jetzt haben Sie das Konzept der Mikrowellen sowie der Anwendungen und Effekte aus dem obigen Artikel verstanden. Wenn Sie also Fragen zum obigen Thema oder zum elektrischen und haben elektronische Projekte Hinterlasse den Kommentarbereich unten.
Fotokredit:
