Què són les microones?
Les microones fan referència als raigs electromagnètics amb freqüències entre 300 MHz i 300 GHz en l’espectre electromagnètic. Les microones són petites en comparació amb les ones que s’utilitzen en la radiodifusió. El seu abast es troba entre les ones de ràdio i les ones infraroges. Les microones viatgen en línia recta i es veuran afectades lleugerament per la troposfera. No requereixen cap mitjà per viatjar. Els metalls reflectiran aquestes ones. No metalls com el vidre i les partícules són parcialment transparents a aquestes ones.
Les microones són adequades per a transmissió sense fils de senyals de tenir una amplada de banda més gran. Les microones s’utilitzen més comunament en comunicacions per satèl·lit, senyals de radar, telèfons i aplicacions de navegació. Altres aplicacions en què s’utilitzen les microones són tractaments mèdics, materials d’assecat i en llars per a la preparació d’aliments.
Pràcticament una tècnica de microones tendeix a allunyar-se de les resistències, condensadors i inductors que s’utilitzen amb ones de ràdio de baixa freqüència. En canvi, la teoria de les línies de transmissió i de distribució és un mètode més útil per al disseny i l’anàlisi. En lloc de les línies coaxials i de fil obert que s’utilitzen a freqüències més baixes, s’utilitzen guies d’ones. I els elements agrupats i els circuits sintonitzats són substituïts per ressonadors de cavitats o línies ressonants. Fins i tot a freqüències més altes, on la longitud d’ona de les ones electromagnètiques es fa petita en comparació amb la mida de les estructures que s’utilitzen per processar-les, el microones s’ha convertit en l’última tecnologia i s’utilitzen els mètodes de l’òptica. Les fonts de microones d’alta potència utilitzen tubs de buit especialitzats per generar microones.
Aplicacions i usos del microones:
Les aplicacions més habituals es troben dins de l’interval d’1 a 40 GHz. Les microones són adequades per a senyals de transmissió sense fils (protocol LAN sense fils Ex-Bluetooth) amb un ample de banda superior. Les microones s’utilitzen habitualment en sistemes de radar on el radar utilitza la radiació de microones per detectar l’abast, la distància i altres característiques dels dispositius de detecció i de les aplicacions mòbils de banda ampla. La tecnologia de microones s’utilitza a la ràdio per a la radiodifusió i les telecomunicacions de transmissió, perquè a causa de la seva petita longitud d’ona, les ones molt direccionals són més petites i, per tant, són més pràctiques del que estarien a longituds d’ona més llargues (freqüències més baixes) abans de la introducció de la transmissió de fibra òptica. Les microones s’utilitzen generalment al telèfon per a la comunicació de llarga distància.
Espectre electromagnètic
Algunes altres aplicacions en què els microones s’utilitzen són tractaments mèdics, la calefacció per microones s’utilitza per assecar i curar productes i en les llars per a la preparació d’aliments (forns de microones).
Una aplicació de microones-forn microones:
El forn de microones s’utilitza habitualment per cuinar sense utilitzar aigua. L’alta energia del microones fa girar les molècules polars d’aigua, greixos i sucres dels aliments. Aquesta rotació provoca friccions que generen calor. Aquest procés s’anomena escalfament dielèctric. L’excitació pel microones és gairebé uniforme, de manera que els aliments s’escalfaran uniformement. La cocció al forn de microones és ràpida, eficient i segura.
MICROONES-FORN-PARTS
El forn de microones consisteix en un transformador d’alta tensió que transmet energia al magnetron, una cambra de magnetron, una unitat de control de magnetron, una guia d’ones i la cambra de cocció. L’energia del forn de microones té una freqüència de 2,45 GHz amb una longitud d’ona de 12,24 cm. El microones es propaga com a cicles alternatius de manera que les molècules polars (un extrem positiu i l’altre extrem negatiu) s’alineen segons els cicles alterns. Aquest autoalineament provoca la rotació de les molècules polars. Les molècules polars que giren colpegen altres molècules i les posen en moviment. L’escalfament induït per microones és més eficient si el teixit té un alt contingut d’aigua, ja que hi ha molècules d’aigua lliures per girar. Els greixos, els sucres, l’aigua congelada, etc. presenten menys escalfament dielèctric a causa de la presència de molècules d’aigua menys lliures. El microones cuina primer la part exterior dels aliments i després la part interna de manera similar a la cuina normal amb una flama.
La cambra de cocció del forn de microones és una gàbia de Faraday que evita que el microones s’escapi al medi ambient. La porta de vidre del forn ajuda a veure l’interior del forn. La gàbia Faraday, així com la porta, estan ben protegides mitjançant malla conductora per mantenir el blindatge. Les perforacions de la malla tenen una mida menor, de manera que el microones no pot escapar per la malla. L'eficiència elèctrica del forn de microones és elevada, ja que el forn només converteix una part del forn energia elèctrica . Un forn típic consumeix 1100 energia elèctrica per produir 700 watts d’energia de microones. La resta de 400 watts es dissipa com a calor al Magnetron. Es necessita energia addicional per al funcionament d'altres components del forn, com ara una làmpada, un motor de plat giratori del ventilador de refrigeració, etc.
Bandes de microones:
Les microones es troben a l’extrem superior de l’espectre de la ràdio, però solen ser diferents de les ones de ràdio basades en la tecnologia que les utilitza. Les microones es divideixen en sub-bandes basades en les seves longituds d’ona que proporcionen informació diferent. Les bandes de freqüència de les microones són les següents:
Bandes de microones
Bandes de freqüències de microones i el seu rang de freqüència
Banda L:
Les bandes L tenen un rang de freqüència entre 1 GHz i 2 GHz i la seva longitud d'ona en l'espai lliure és de 15cm a 30cm. Aquests rangs d'ones s'utilitzen en navegacions, telèfons mòbils GSM i en aplicacions militars. Es poden utilitzar per mesurar la humitat del sòl de les selves tropicals.
Banda S:
Els microones de banda S tenen un rang de freqüència entre 2 GHz i 4 GHz i el seu rang de longitud d’ona és de 7,5 cm a 15 cm. Aquestes ones es poden utilitzar en balises de navegació, comunicacions òptiques i xarxes sense fils.
Banda C:
Les ones de banda C tenen un rang d'entre 4 GHz i 8 GHz i la seva longitud d'ona és d'entre 3,75 i 7,5 cm. Les microones de la banda C penetren terres, pols, fum, neu i pluja per revelar la superfície terrestre. Aquestes microones es poden utilitzar en radiocomunicacions de llarga distància.
X-Band:
El rang de freqüència dels microones de banda S és de 8 GHz a 12 GHz amb una longitud d'ona entre 25 mm i 37,5 mm. Aquestes ones s’utilitzen en comunicacions per satèl·lit, comunicacions de banda ampla, radars, comunicacions espacials i senyals de ràdio amateur.
Aplicacions de radar mitjançant microones
Banda Ku:
Mesurador d'ona per mesurar a la banda Ku
Aquestes ones ocupen el rang de freqüència entre 12 GHz i 18 GHz i tenen una longitud d'ona d'entre 16,7 mm i 25 mm. 'Ku' fa referència a quars-baix. Aquestes ones s’utilitzen en les comunicacions per satèl·lit per mesurar els canvis en l’energia dels impulsos de microones i poden determinar la velocitat i la direcció del vent a prop de les zones costaneres.
K-Band i Ka-Band:
El rang de freqüència de les ones de banda K entre 18 GHz i 26,5 GHz. Aquestes ones tenen una longitud d'ona entre 11,3 mm i 16,7 mm. Per a la banda Ka, el rang de freqüències és de 26,5 GHz a 40 GHz i ocupen la longitud d'ona d'entre 5 mm i 11,3 mm. Aquestes ones s’utilitzen en comunicacions per satèl·lit, observacions astronòmiques i radars. Els radars d’aquest rang de freqüències proporcionen quantitats de dades a curt abast, alta resolució i altes a la velocitat de renovació.
Banda V:
Aquesta banda es manté per a una alta atenuació. Les aplicacions de radar són limitades per a un curt nombre d'aplicacions. El rang de freqüència d’aquestes ones és de 50 GHz a 75 GHz. La longitud d'ona d'aquestes microones és d'entre 4,0 mm i 6,0 mm. Hi ha algunes bandes més com U, E, W, F, D i P amb freqüències molt altes que s’utilitzen en diverses aplicacions.
La radiació de microones i el seu efecte sobre la salut:
La radiació és una energia que prové d’una font i que viatja per algun mitjà o espai. En general, la radiació RF serà produïda per diversos dispositius, com ara transmissors de TV i ràdio, escalfadors d’inducció i escalfadors dielèctrics. La radiació de microones serà produïda per dispositius de radar, antenes de parabola i forns de microones.
Efecte de radiació de microones després d'una trucada telefònica
A causa de la radiació de microones, la temperatura corporal pot augmentar. Hi ha un major risc de danys per calor amb òrgans amb un control de temperatura deficient, com ara la lent dels ulls. Atès que l’energia de radiació absorbida pel cos varia amb la freqüència, és molt difícil mesurar la velocitat d’absorció.
5 Avantatges d'utilitzar la tecnologia de microones:
- No requereix cap connexió per cable.
- Poden transportar grans quantitats d’informació a causa de les seves altes freqüències de funcionament.
- Podem accedir a més canals.
- Compra de terrenys de baix cost: cada torre ocupa una superfície reduïda.
- Els senyals d’alta freqüència / longitud d’ona curta requereixen una antena petita.
5 Desavantatges:
- Atenuació per objectes sòlids: ocells, pluja, neu i boira.
- És molt car construir torres llargues.
- Reflecteix de superfícies planes com aigua i metall.
- Difractat al voltant d’objectes sòlids.
- Refractat per l’atmosfera, provocant així la projecció del feix lluny del receptor.
Ara heu entès el concepte de microones, les aplicacions i els efectes de l’article anterior, per tant, si teniu alguna pregunta sobre el tema anterior o el projectes electrònics deixeu la secció de comentaris a continuació.
Crèdit fotogràfic:
