Mikrowellen - Grundlagen, Anwendungen und Effekte

Was sind Mikrowellen?

Mikrowellen beziehen sich auf die elektromagnetischen Strahlen mitFrequenzen zwischen 300MHz und 300GHz im elektromagnetischen Spektrum. Mikrowellen sind im Vergleich zu den beim Rundfunk verwendeten Wellen klein. Ihre Reichweite liegt zwischen den Funkwellen und den Infrarotwellen. Mikrowellen bewegen sich in geraden Linien und werden leicht von der Troposphäre beeinflusst. Sie benötigen kein Medium zum Reisen. Metalle werden diese Wellen vollständig reflektieren. Nichtmetalle wie Glas und Partikel sind für diese Wellen teilweise transparent.

Mikrowellen eignen sich für die drahtlose Übertragungvon Signalen mit größerer Bandbreite. Mikrowellen werden am häufigsten in Satellitenkommunikation, Radarsignalen, Telefonen und Navigationsanwendungen verwendet. Andere Anwendungen, bei denen Mikrowellen verwendet werden, sind medizinische Behandlungen, Trocknungsmaterialien und in Haushalten zur Zubereitung von Nahrungsmitteln.

Praktisch neigt eine Mikrowellentechnik dazu, sich zu bewegenentfernt von den Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten, die mit niederfrequenten Funkwellen verwendet werden. Stattdessen sind die Theorie der verteilten und der Übertragungsleitung nützlichere Methoden für das Design und die Analyse. Anstelle von Freileitungen und Koaxialleitungen, die bei niedrigeren Frequenzen verwendet werden, werden Wellenleiter verwendet. Und konzentrierte Elemente und abgestimmte Schaltungen werden durch Hohlraumresonatoren oder Resonanzleitungen ersetzt. Sogar bei höheren Frequenzen, bei denen die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im Vergleich zu der Größe der zu ihrer Verarbeitung verwendeten Strukturen klein wird, ist die Mikrowellen zu einer neuesten Technologie geworden und es werden optische Verfahren verwendet. Hochleistungs-Mikrowellenquellen verwenden spezielle Vakuumröhren, um Mikrowellen zu erzeugen.

Anwendungen und Anwendungen der Mikrowelle:

Die häufigsten Anwendungen liegen im Bereich von1 bis 40 GHz. Mikrowellen eignen sich für die drahtlose Übertragung (Wireless LAN Protocol ExBluetooth) mit höherer Bandbreite. Mikrowellen werden üblicherweise in Radarsystemen verwendet, bei denen Radar Mikrowellenstrahlung verwendet, um die Entfernung, Entfernung und andere Eigenschaften von Erfassungsgeräten und mobilen Breitbandanwendungen zu erfassen. Die Mikrowellentechnologie wird im Rundfunk zum Senden und zur Telekommunikation der Übertragung verwendet, da hochgerichtete Wellen aufgrund ihrer geringen Wellenlänge kleiner und daher praktischer sind, als sie vor der Einführung der Faseroptikübertragung bei längeren Wellenlängen (niedrigeren Frequenzen) wären. Mikrowellen werden im Allgemeinen für Fernkommunikation im Telefon verwendet.

Elektromagnetisches Spektrum

Mehrere andere Anwendungen, bei denen die verwendeten Mikrowellen verwendet werden, sind medizinische Behandlungen. Mikrowellenheizung wird zum Trocknen und Härten von Produkten und in Haushalten zur Zubereitung von Lebensmitteln (Mikrowellenherden) verwendet.

Eine anwendung von mikrowelle mikrowelle:

Mikrowellenherd wird häufig zum Kochen verwendetZweck ohne Verwendung von Wasser. Die hohe Energie der Mikrowelle dreht die polaren Moleküle von Wasser, Fett und Zucker der Lebensmittel. 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 Speisen gleichmäßig erwärmen. Das Garen in der Mikrowelle ist schnell, effizient und sicher.

MIKROWELLENHERD-TEILE

Der Mikrowellenherd besteht aus einer HochspannungTransformator, der Energie in das Magnetron, eine Magnetron-Kammer, eine Magnetron-Steuereinheit, einen Wellenleiter und den Garraum leitet. Die Energie im Mikrowellenherd hat eine Frequenz von 2,45 GHz bei einer Wellenlänge von 12,24 cm. Die Mikrowelle breitet sich als alternierende Zyklen aus, so dass sich die polaren Moleküle (ein Ende positiv und das andere Ende negativ) gemäß den alternierenden Zyklen ausrichten. Diese Selbstausrichtung bewirkt eine Rotation der polaren Moleküle. Die rotierenden polaren Moleküle treffen auf andere Moleküle und setzen sie in Bewegung. Durch Mikrowellen induziertes Erhitzen ist effizienter, wenn das Gewebe einen hohen Wassergehalt aufweist, da freie Wassermoleküle rotieren können. Fette, Zucker, gefrorenes Wasser usw. zeigen eine geringere dielektrische Erwärmung, da weniger freie Wassermoleküle vorhanden sind. Die Mikrowelle kocht zuerst den äußeren Teil der Speisen und dann den inneren Teil, ähnlich wie beim normalen Kochen, mit Flamme.

Der Garraum des Mikrowellenofens ist aFaraday-Käfig, der verhindert, dass die Mikrowelle in die Umgebung gelangt. Die Glastür des Ofens hilft, das Innere des Ofens zu sehen. Sowohl der Faraday-Käfig als auch die Tür sind mit leitfähigen Netzen gut geschützt, um die Abschirmung zu erhalten. Die Perforationen im Netz sind geringer, so dass die Mikrowelle nicht durch das Netz entweichen kann. Der elektrische Wirkungsgrad eines Mikrowellenofens ist hoch, da der Ofen nur einen Teil der elektrischen Energie umwandelt. Ein typischer Ofen verbraucht 1100 elektrische Energie, um 700 Watt Mikrowellenenergie zu erzeugen. Die restlichen 400 Watt werden im Magnetron als Wärme abgeführt. Für den Betrieb anderer Ofenkomponenten wie Lampe, Lüfter, Drehtischmotor usw. ist zusätzliche Energie erforderlich.

Mikrowellenbänder:

Mikrowellen befinden sich am oberen Ende desFunkspektrum, aber sie unterscheiden sich im Allgemeinen von Radiowellen, die auf der verwendeten Technologie basieren. Mikrowellen werden basierend auf ihren Wellenlängen in Unterbänder unterteilt, die unterschiedliche Informationen liefern. Die Frequenzbänder der Mikrowellen sind wie folgt:

Mikrowellenbänder
Mikrowellenfrequenzbänder und deren Frequenzbereich

L-Band:

L-Bänder haben einen Frequenzbereich zwischen 1GHz bis 2 GHz und ihre freie Wellenlänge beträgt 15 cm bis 30 cm. Diese Wellenbereiche werden in Navigationssystemen, GSM-Mobiltelefonen und in militärischen Anwendungen verwendet. Sie können zur Messung der Bodenfeuchte von Regenwäldern verwendet werden.

S-Band:

S-Band-Mikrowellen haben den Frequenzbereichzwischen 2 GHz und 4 GHz und deren Wellenlängenbereich beträgt 7,5 cm bis 15 cm. Diese Wellen können in Navigationsbaken, in der optischen Kommunikation und in drahtlosen Netzwerken verwendet werden.

C-Band:

C-Bandwellen liegen im Bereich zwischen 4 GHzbis 8 GHz und ihre Wellenlänge liegt zwischen 3,75 cm bis 7,5 cm. C-Band-Mikrowellen durchdringen Klumpen, Staub, Rauch, Schnee und Regen und lassen so die Erdoberfläche frei. Diese Mikrowellen können in der Fernfunktelekommunikation verwendet werden.

X-Band:

Der Frequenzbereich für S-Band-Mikrowellen beträgt 8GHz bis 12 GHz mit einer Wellenlänge zwischen 25 mm und 37,5 mm. Diese Wellen werden in Satellitenkommunikation, Breitbandkommunikation, Radar, Weltraumkommunikation und Amateurfunksignalen verwendet.

Radaranwendungen mit Mikrowellen

Ku-Band:

Ku-Band

Diese Wellen nehmen den Frequenzbereich einzwischen 12 GHz und 18 GHz und mit einer Wellenlänge zwischen 16,7 mm und 25 mm. "Ku" bezieht sich auf Quartz-under. Diese Wellen werden in der Satellitenkommunikation zur Messung der Energieänderungen 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 dazwischen18 GHz bis 26,5 GHz. Diese Wellen haben eine Wellenlänge zwischen 11,3 mm und 16,7 mm. Im Ka-Band liegt der Frequenzbereich zwischen 26,5 GHz und 40 GHz und die Wellenlänge liegt zwischen 5 mm und 11,3 mm. Diese Wellen werden in der Satellitenkommunikation, in astronomischen Beobachtungen und in Radaren verwendet. Radargeräte in diesem Frequenzbereich bieten kurze Reichweite, hohe Auflösung und hohe Datenmenge bei der Erneuerungsrate.

V-Band:

Diese Band bleibt für eine hohe Dämpfung erhalten. 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 kommtund reist durch ein Medium oder einen Raum. Im Allgemeinen wird HF-Strahlung von mehreren Geräten wie Fernseh- und Radiosendern, Induktionsheizungen und dielektrischen Heizelementen erzeugt. Mikrowellenstrahlung wird von Radargeräten, Antennenantennen und Mikrowellenherden erzeugt.

Mikrowellenstrahlung und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit

Mikrowellenstrahlung nach Telefonanruf

Aufgrund der Mikrowellenstrahlung wirkt der KörperDie Temperatur kann ansteigen. Es besteht ein höheres Risiko für Hitzeschäden bei schlecht temperierten Organen wie Augenlinsen. Da die vom Körper absorbierte Strahlungsenergie mit der Frequenz variiert, ist die Messung der Absorptionsrate sehr schwierig.

5 Vorteile der Verwendung der Mikrowellentechnologie:

  1. Es ist keine Kabelverbindung erforderlich.
  2. Sie können aufgrund ihrer hohen Betriebsfrequenzen hohe Informationsmengen transportieren.
  3. Wir können auf mehr Kanäle zugreifen.
  4. Kostengünstiger Kauf von Land: Jeder Turm nimmt eine kleine Fläche ein.
  5. Signale mit hoher Frequenz / kurzer Wellenlänge erfordern eine kleine Antenne.

5 Nachteile:

  1. Dämpfung durch feste Gegenstände: Vögel, Regen, Schnee und Nebel.
  2. Lange Türme zu bauen ist sehr teuer.
  3. Reflektiert von flachen Oberflächen wie Wasser und Metall.
  4. Um feste Objekte herum gebrochen (geteilt).
  5. Durch die Atmosphäre gebrochen, so dass der Strahl vom Empfänger weg projiziert wird.

Jetzt haben Sie das Konzept von Mikro verstandenWellen und Anwendungen und Auswirkungen aus dem obigen Artikel Wenn Sie also Fragen zu dem obigen Thema oder zu den elektrischen und elektronischen Projekten haben, verlassen Sie den Kommentarbereich unten.

Foto-Gutschrift:

  • Mikrowellenbänder von gstatic
  • Wellenmesser zum Messen im Ku-Band Von gstatic
  • Mikrowellenstrahlung nach Telefonanruf Von wikimedia

Teile mit deinen Freunden