Microonde - Nozioni di base, applicazioni ed effetti

Microonde - Nozioni di base, applicazioni ed effetti

Cosa sono le microonde?

Le microonde si riferiscono ai raggi elettromagnetici con frequenze comprese tra 300 MHz e 300 GHz nello spettro elettromagnetico. Le microonde sono piccole rispetto alle onde utilizzate nelle trasmissioni radio. La loro portata è tra le onde radio e le onde infrarosse. Le microonde viaggiano in linea retta e saranno leggermente influenzate dalla troposfera. Non richiedono alcun mezzo per viaggiare. I metalli rifletteranno queste onde. I non metalli come il vetro e le particelle sono parzialmente trasparenti a queste onde.



Le microonde sono adatte per trasmissione senza fili di segnali di avere una larghezza di banda maggiore. Le microonde sono più comunemente utilizzate nelle comunicazioni satellitari, nei segnali radar, nei telefoni e nelle applicazioni di navigazione. Altre applicazioni in cui le microonde utilizzate sono i trattamenti medici, i materiali di essiccazione e nelle famiglie per la preparazione del cibo.


Praticamente una tecnica a microonde tende ad allontanarsi dai resistori, condensatori e induttori utilizzati con onde radio a bassa frequenza. Invece, la teoria della linea di trasmissione e distribuita è un metodo più utile per la progettazione e l'analisi. Invece di cavi aperti e linee coassiali usate a frequenze più basse, le guide d'onda stanno usando. E elementi concentrati e circuiti sintonizzati sono sostituiti da risonatori a cavità o linee risonanti. Anche a frequenze più alte, dove la lunghezza d'onda delle onde elettromagnetiche diventa piccola rispetto alle dimensioni delle strutture utilizzate per elaborarle, il microonde è diventata l'ultima tecnologia e vengono utilizzati i metodi dell'ottica. Le sorgenti a microonde ad alta potenza utilizzano tubi a vuoto specializzati per generare microonde.





Applicazioni e usi del microonde:

Le applicazioni più comuni rientrano nell'intervallo da 1 a 40 GHz. Le microonde sono adatte per la trasmissione wireless (protocollo LAN wireless Ex-Bluetooth) segnali con una larghezza di banda maggiore. Le microonde sono comunemente utilizzate nei sistemi radar in cui il radar utilizza la radiazione a microonde per rilevare la portata, la distanza e altre caratteristiche dei dispositivi di rilevamento e delle applicazioni mobili a banda larga. La tecnologia a microonde viene utilizzata in radio per la trasmissione e le telecomunicazioni di trasmissione perché, a causa della loro piccola lunghezza d'onda, le onde altamente direzionali sono più piccole e quindi più pratiche di quanto sarebbero a lunghezze d'onda maggiori (frequenze più basse) prima dell'introduzione della trasmissione in fibra ottica. Le microonde sono generalmente utilizzate nel telefono per comunicazioni a lunga distanza.

Spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico



Diverse altre applicazioni in cui le microonde utilizzate sono trattamenti medici, il riscaldamento a microonde viene utilizzato per l'essiccazione e la stagionatura di prodotti e nelle famiglie per la preparazione di alimenti (forni a microonde).

Un'applicazione di microonde-forno a microonde:

Il forno a microonde è comunemente usato per cucinare senza usare acqua. L'elevata energia del microonde fa ruotare le molecole polari di acqua, grassi e zuccheri del prodotto alimentare. Questa rotazione provoca attrito che si traduce nella generazione di calore. Questo processo è chiamato riscaldamento dielettrico. L'eccitazione del microonde è quasi uniforme in modo che il cibo si riscaldi uniformemente. La cottura nel forno a microonde è veloce, efficiente e sicura.


FORNO A MICROONDE-PARTI

FORNO A MICROONDE-PARTI

Il forno a microonde è costituito da un trasformatore ad alta tensione che trasmette energia al Magnetron, una camera Magnetron, un'unità di controllo Magnetron, una guida d'onda e la camera di cottura. L'energia nel forno a microonde ha una frequenza di 2,45 GHz con una lunghezza d'onda di 12,24 cm. Il Microonde si propaga come cicli alternati in modo che le molecole polari (un'estremità positiva e l'altra estremità negativa) si allineino secondo i cicli alternati. Questo autoallineamento provoca la rotazione delle molecole polari. Le molecole polari rotanti colpiscono altre molecole e le mettono in movimento. Il riscaldamento indotto da microonde è più efficiente se il tessuto ha un alto contenuto di acqua poiché ci sono molecole d'acqua libere per ruotare. Grassi, zuccheri, acqua ghiacciata, ecc. Mostrano un minor riscaldamento dielettrico dovuto alla presenza di meno molecole d'acqua libere. Il microonde cuoce prima la parte esterna del cibo e poi quella interna in modo simile alla normale cottura a fiamma.

La camera di cottura del forno a microonde è una gabbia di Faraday che impedisce al microonde di fuoriuscire nell'ambiente. La porta in vetro del forno aiuta a vedere l'interno del forno. La gabbia di Faraday, così come la porta, è ben protetta utilizzando una rete conduttiva per mantenere la schermatura. Le perforazioni nella rete sono di dimensioni inferiori, quindi il microonde non può fuoriuscire attraverso la rete. L'efficienza elettrica del forno a microonde è elevata poiché il forno converte solo una parte del energia elettrica . Un tipico forno consuma 1100 energia elettrica per produrre 700 watt di energia a microonde. I restanti 400 watt vengono dissipati come calore nel Magnetron. È necessaria energia aggiuntiva per il funzionamento di altri componenti del forno come una lampada, il motore del giradischi della ventola di raffreddamento, ecc.

Bande a microonde:

Le microonde si trovano all'estremità superiore dello spettro radio, ma sono comunemente diverse dalle onde radio in base alla tecnologia che le utilizza. Le microonde sono suddivise in sottobande in base alle loro lunghezze d'onda che forniscono informazioni diverse. Le bande di frequenza delle microonde sono le seguenti:

Bande di microonde

Bande di microonde

Bande di frequenza a microonde e loro intervallo di frequenza

Bande di frequenza a microonde e loro intervallo di frequenza

Banda L:

Le bande L hanno un intervallo di frequenza compreso tra 1 GHz e 2 GHz e la loro lunghezza d'onda nello spazio libero è compresa tra 15 cm e 30 cm. Queste gamme di onde sono utilizzate nella navigazione, nei telefoni cellulari GSM e nelle applicazioni militari. Possono essere utilizzati per misurare l'umidità del suolo delle foreste pluviali.

Banda S:

Le microonde in banda S hanno una gamma di frequenza compresa tra 2 GHz e 4 GHz e la loro gamma di lunghezze d'onda è compresa tra 7,5 cm e 15 cm. Queste onde possono essere utilizzate nei fari di navigazione, nelle comunicazioni ottiche e nelle reti wireless.

Banda C:

Le onde della banda C hanno un intervallo compreso tra 4 GHz e 8 GHz e la loro lunghezza d'onda è compresa tra 3,75 cm e 7,5 cm. Le microonde in banda C penetrano in zolle, polvere, fumo, neve e pioggia per rivelare la superficie terrestre. Queste microonde possono essere utilizzate nelle telecomunicazioni radio a lunga distanza.

Banda X:

La gamma di frequenza per le microonde in banda S è compresa tra 8 GHz e 12 GHz con lunghezza d'onda compresa tra 25 mm e 37,5 mm. Queste onde sono utilizzate nelle comunicazioni satellitari, nelle comunicazioni a banda larga, nei radar, nelle comunicazioni spaziali e nei segnali radioamatori.

Applicazioni radar che utilizzano microonde

Applicazioni radar che utilizzano microonde

Banda Ku:

Banda Ku

Wave meter per misurazioni in banda Ku

Queste onde occupano la gamma di frequenza compresa tra 12 GHz e 18 GHz e hanno una lunghezza d'onda compresa tra 16,7 mm e 25 mm. 'Ku' si riferisce a Quartz-under. Queste onde sono utilizzate nelle comunicazioni satellitari per misurare i cambiamenti nell'energia degli impulsi a microonde e possono determinare la velocità e la direzione del vento vicino alle zone costiere.

K-Band e Ka-Band:

La gamma di frequenza per le onde della banda K è compresa tra 18 GHz e 26,5 GHz. Queste onde hanno una lunghezza d'onda compresa tra 11,3 mm e 16,7 mm. Per la banda Ka la gamma di frequenza è da 26,5 GHz a 40 GHz e occupano la lunghezza d'onda compresa tra 5 mm e 11,3 mm. Queste onde sono utilizzate nelle comunicazioni satellitari, nelle osservazioni astronomiche e nei radar. I radar in questo intervallo di frequenza forniscono una quantità di dati a corto raggio, alta risoluzione e elevata alla velocità di rinnovo.

Banda V:

Questa banda rimane per un'elevata attenuazione. Le applicazioni radar sono limitate per una breve gamma di applicazioni. La gamma di frequenza per queste onde è compresa tra 50 GHz e 75 GHz. La lunghezza d'onda per queste microonde è compresa tra 4,0 mm e 6,0 mm. Ci sono altre bande come U, E, W, F, D e P con frequenze molto alte che vengono utilizzate in diverse applicazioni.

Radiazione a microonde e suoi effetti sulla salute:

La radiazione è un'energia che proviene da una sorgente e viaggia attraverso un mezzo o uno spazio. In generale, le radiazioni RF saranno prodotte da diversi dispositivi come trasmettitori TV e radio, riscaldatori a induzione e riscaldatori dielettrici. La radiazione a microonde sarà prodotta da dispositivi radar, antenne paraboliche e forni a microonde.

Radiazione a microonde e suoi effetti sulla salute

Effetto delle radiazioni a microonde dopo la telefonata

Effetto delle radiazioni a microonde dopo una telefonata

A causa delle radiazioni a microonde, la temperatura corporea potrebbe aumentare. Esiste un rischio maggiore di danni da calore con organi che hanno uno scarso controllo della temperatura, come il cristallino degli occhi. Poiché l'energia della radiazione assorbita dal corpo varia con la frequenza, misurare il tasso di assorbimento è molto difficile.

5 Vantaggi dell'utilizzo della tecnologia a microonde:

  1. Non richiede alcun collegamento via cavo.
  2. Possono trasportare elevate quantità di informazioni a causa delle loro alte frequenze operative.
  3. Possiamo accedere a più numeri di canali.
  4. Acquisto di terreni a basso costo: ogni torre occupa una piccola area.
  5. I segnali ad alta frequenza / lunghezza d'onda corta richiedono una piccola antenna.

5 svantaggi:

  1. Attenuazione da oggetti solidi: uccelli, pioggia, neve e nebbia.
  2. È molto costoso costruire torri lunghe.
  3. Riflesso da superfici piatte come acqua e metallo.
  4. Diffrazione (divisione) attorno a oggetti solidi.
  5. Rifratta dall'atmosfera, provocando la proiezione del raggio lontano dal ricevitore.

Ora hai compreso il concetto di microonde e applicazioni ed effetti dall'articolo precedente, quindi se hai domande sull'argomento sopra o sull'elettricità e progetti elettronici lascia la sezione commenti qui sotto.

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