ما هي المايكرويف؟
تشير الموجات الدقيقة إلى الأشعة الكهرومغناطيسية ذات الترددات بين 300 ميجاهرتز و 300 جيجاهرتز في الطيف الكهرومغناطيسي. الموجات الدقيقة صغيرة بالمقارنة مع الموجات المستخدمة في البث الإذاعي. مداها بين موجات الراديو وموجات الأشعة تحت الحمراء. تنتقل الموجات الدقيقة في خطوط مستقيمة وستتأثر قليلاً بطبقة التروبوسفير. لا يحتاجون إلى أي وسيلة للتنقل. سوف تعكس المعادن هذه الموجات. اللافلزات مثل الزجاج والجسيمات شفافة جزئيًا لهذه الموجات.
أجهزة الميكروويف مناسبة ل الإرسال اللاسلكي للإشارات ذات نطاق ترددي أكبر. تستخدم الموجات الدقيقة بشكل شائع في اتصالات الأقمار الصناعية وإشارات الرادار والهواتف والتطبيقات الملاحية. التطبيقات الأخرى التي تستخدم فيها أجهزة الميكروويف هي العلاجات الطبية ومواد التجفيف وفي المنازل لإعداد الطعام.
تميل تقنية الميكروويف عمليًا إلى الابتعاد عن المقاومات والمكثفات والمحاثات المستخدمة مع موجات الراديو ذات التردد المنخفض. بدلاً من ذلك ، تعتبر نظرية خط النقل الموزع طريقة أكثر فائدة للتصميم والتحليل. بدلاً من الأسلاك المفتوحة والخطوط المحورية المستخدمة في الترددات المنخفضة ، تستخدم الأدلة الموجية. ويتم استبدال العناصر المجمعة والدوائر المضبوطة برنانات تجويف أو خطوط طنين. حتى في الترددات العالية ، حيث يصبح الطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية صغيرًا عند مقارنته بحجم الهياكل المستخدمة لمعالجتها ، أصبح الميكروويف أحدث التقنيات ، ويتم استخدام طرق البصريات. تستخدم مصادر الميكروويف عالية الطاقة أنابيب مفرغة متخصصة لتوليد أفران ميكروويف.
تطبيقات واستخدامات الميكروويف:
معظم التطبيقات الشائعة تقع في نطاق 1 إلى 40 جيجاهرتز. تعد الموجات الدقيقة مناسبة للإرسال اللاسلكي (بروتوكول LAN اللاسلكي السابق - Bluetooth) لإشارات ذات نطاق ترددي أعلى. تستخدم الموجات الدقيقة بشكل شائع في أنظمة الرادار حيث يستخدم الرادار إشعاع الميكروويف لاكتشاف المدى والمسافة والخصائص الأخرى لأجهزة الاستشعار وتطبيقات النطاق العريض المتنقل. تُستخدم تقنية الموجات الصغرية في الراديو للبث والاتصالات السلكية واللاسلكية نظرًا لطولها الموجي الصغير ، فإن الموجات عالية الاتجاه أصغر وبالتالي فهي أكثر عملية مما ستكون عليه في الأطوال الموجية الأطول (الترددات المنخفضة) قبل إدخال نقل الألياف البصرية. تستخدم الموجات الدقيقة بشكل عام في الهاتف للاتصالات بعيدة المدى.
المجال الكهرومغناطيسي
العديد من التطبيقات الأخرى التي تستخدم فيها أفران الميكروويف هي علاجات طبية ، يتم استخدام تسخين الميكروويف لتجفيف المنتجات ومعالجتها ، وفي المنازل لإعداد الطعام (أفران الميكروويف).
تطبيق المايكرويف- المايكرويف:
يستخدم فرن الميكروويف بشكل شائع لأغراض الطهي بدون استخدام الماء. تقوم الطاقة العالية للميكروويف بتدوير الجزيئات القطبية للماء والدهون والسكريات في المواد الغذائية. يتسبب هذا الدوران في الاحتكاك الذي ينتج عنه توليد حرارة. هذه العملية تسمى التسخين العازل. تكون إثارة الميكروويف موحدة تقريبًا بحيث يسخن الطعام بشكل موحد. الطبخ في فرن الميكروويف سريع وفعال وآمن.
اجزاء فرن ميكروويف
يتكون فرن الميكروويف من محول عالي الجهد يمرر الطاقة إلى Magnetron ، وغرفة Magnetron ، ووحدة تحكم Magnetron ، ودليل موجي ، وغرفة الطهي. الطاقة في فرن الميكروويف لها تردد 2.45 جيجا هرتز بطول موجة 12.24 سم. ينتشر الميكروويف على شكل دورات متناوبة بحيث تصطف الجزيئات القطبية (أحد طرفيها موجب والآخر سلبي) وفقًا للدورات المتناوبة. يؤدي هذا المحاذاة الذاتية إلى دوران الجزيئات القطبية. تصطدم الجزيئات القطبية الدوارة بجزيئات أخرى وتحركها. يكون التسخين الناجم عن الميكروويف أكثر كفاءة إذا كانت الأنسجة تحتوي على نسبة عالية من الماء نظرًا لوجود جزيئات ماء حرة للدوران. تظهر الدهون والسكريات والمياه المجمدة وما إلى ذلك تسخينًا أقل للعزل الكهربائي بسبب وجود جزيئات مياه خالية أقل. يقوم الميكروويف بطهي الجزء الخارجي من الطعام أولاً ثم الجزء الداخلي المماثل للطبخ العادي باستخدام اللهب.
حجرة الطهي في فرن الميكروويف عبارة عن قفص فاراداي يمنع الميكروويف من التسرب إلى البيئة. يساعد الباب الزجاجي للفرن في رؤية الجزء الداخلي للفرن. قفص فاراداي ، وكذلك الباب ، محمي بشكل جيد باستخدام شبكة موصلة للحفاظ على التدريع. تكون الثقوب الموجودة في الشبكة أصغر حجمًا بحيث لا يتمكن الميكروويف من الهروب عبر الشبكة. الكفاءة الكهربائية لفرن الميكروويف عالية لأن الفرن يحول جزءًا فقط من فرن الميكروويف طاقة كهربائية . يستهلك الفرن النموذجي 1100 طاقة كهربائية لإنتاج 700 واط من طاقة الميكروويف. يتم تبديد 400 واط المتبقية كحرارة في المغنطرون. الطاقة الإضافية مطلوبة لتشغيل المكونات الأخرى للفرن مثل المصباح ، محرك القرص الدوار لمروحة التبريد ، إلخ.
نطاقات الميكروويف:
توجد الموجات الدقيقة في الطرف الأعلى من الطيف الراديوي ، لكنها تختلف عادةً عن الموجات الراديوية بناءً على التكنولوجيا التي تستخدمها. تنقسم الموجات الدقيقة إلى نطاقات فرعية بناءً على أطوالها الموجية التي توفر معلومات مختلفة. نطاقات تردد الموجات الدقيقة هي كما يلي:
عصابات الميكروويف
نطاقات تردد الميكروويف ونطاق تردداتها
L- الفرقة:
نطاقات L لها نطاق تردد بين 1 جيجاهرتز إلى 2 جيجاهرتز وطول موجة لها في المساحة الحرة 15 سم إلى 30 سم. تُستخدم نطاقات الموجات هذه في التنقلات وهواتف GSM المحمولة وفي التطبيقات العسكرية. يمكن استخدامها لقياس رطوبة التربة في الغابات المطيرة.
S- الفرقة:
تمتلك الموجات الدقيقة على النطاق S نطاق تردد بين 2 جيجاهرتز إلى 4 جيجاهرتز ومدى أطوالها الموجية من 7.5 سم إلى 15 سم. يمكن استخدام هذه الموجات في منارات الملاحة والاتصالات الضوئية والشبكات اللاسلكية.
C- النطاق:
تتراوح موجات النطاق C بين 4 جيجاهرتز و 8 جيجاهرتز ويبلغ طولها الموجي ما بين 3.75 سم إلى 7.5 سم. تخترق الموجات الدقيقة ذات النطاق C التكوينات والغبار والدخان والثلج والمطر للكشف عن سطح الأرض. يمكن استخدام هذه الموجات الدقيقة في الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى.
X- باند:
يتراوح نطاق التردد للموجات الدقيقة S-band من 8 جيجاهرتز إلى 12 جيجاهرتز بطول موجة يتراوح بين 25 مم إلى 37.5 مم. تُستخدم هذه الموجات في اتصالات الأقمار الصناعية ، واتصالات النطاق العريض ، والرادارات ، والاتصالات الفضائية ، وإشارات راديو الهواة.
تطبيقات الرادار باستخدام الموجات الدقيقة
كو باند:
مقياس الموجة للقياس في نطاق Ku
تحتل هذه الموجات نطاق التردد بين 12 جيجاهرتز إلى 18 جيجاهرتز ويبلغ طول الموجة ما بين 16.7 مم إلى 25 مم. تشير 'Ku' إلى Quartz-under. تستخدم هذه الموجات في الاتصالات الساتلية لقياس التغيرات في طاقة نبضات الميكروويف ويمكنها تحديد سرعة واتجاه الرياح بالقرب من المناطق الساحلية.
K-Band و Ka-Band:
نطاق التردد لموجات النطاق K بين 18 جيجاهرتز إلى 26.5 جيجاهرتز. يتراوح طول هذه الموجات بين 11.3 مم و 16.7 مم. بالنسبة للنطاق Ka ، يتراوح مدى التردد من 26.5 جيجاهرتز إلى 40 جيجاهرتز ويحتل طول الموجة ما بين 5 مم إلى 11.3 مم. تُستخدم هذه الموجات في اتصالات الأقمار الصناعية ، والرصدات الفلكية ، والرادارات. توفر الرادارات في نطاق التردد هذا بيانات قصيرة المدى وعالية الدقة وكميات عالية من البيانات بمعدل التجديد.
V- النطاق:
هذه الفرقة تبقى للتوهين العالي. تطبيقات الرادار محدودة لنطاق قصير من التطبيقات. نطاق التردد لهذه الموجات هو 50 جيجاهرتز إلى 75 جيجاهرتز. يتراوح الطول الموجي لهذه الموجات الدقيقة بين 4.0 مم إلى 6.0 مم. هناك بعض النطاقات الأخرى مثل U و E و W و F و D و P لها ترددات عالية جدًا تُستخدم في العديد من التطبيقات.
إشعاع الميكروويف وأثره على الصحة:
الإشعاع هو طاقة تأتي من مصدر وتنتقل عبر وسط أو مكان ما. بشكل عام ، سيتم إنتاج إشعاع التردد اللاسلكي بواسطة العديد من الأجهزة مثل أجهزة إرسال التلفزيون والراديو ، وسخانات الحث ، والسخانات العازلة للكهرباء. يتم إنتاج إشعاع الميكروويف بواسطة أجهزة الرادار وهوائيات الأطباق وأفران الميكروويف.
تأثير إشعاع الميكروويف بعد مكالمة هاتفية
بسبب إشعاع الميكروويف ، قد ترتفع درجة حرارة الجسم. هناك خطر أكبر للتلف الحراري للأعضاء التي تعاني من ضعف التحكم في درجة الحرارة ، مثل عدسة العين. نظرًا لأن طاقة الإشعاع التي يمتصها الجسم تختلف باختلاف التردد ، فإن قياس معدل الامتصاص أمر صعب للغاية.
5 مزايا لاستخدام تقنية الميكروويف:
- لا يتطلب أي اتصال كابل.
- يمكنهم حمل كميات كبيرة من المعلومات بسبب ترددات التشغيل العالية.
- يمكننا الوصول إلى عدد أكبر من القنوات.
- شراء أرض بتكلفة منخفضة: يحتل كل برج مساحة صغيرة.
- تتطلب الإشارات عالية التردد / الطول الموجي القصير هوائيًا صغيرًا.
5 عيوب:
- التوهين بالأشياء الصلبة: الطيور والمطر والثلج والضباب.
- إن بناء أبراج طويلة مكلف للغاية.
- ينعكس من أسطح مستوية مثل الماء والمعادن.
- مشتت (انقسام) حول الأجسام الصلبة.
- ينكسر بواسطة الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى إسقاط الحزمة بعيدًا عن المستقبل.
الآن فهمت مفهوم الموجات الدقيقة وتطبيقاتها وتأثيراتها من المقالة أعلاه ، لذا إذا كان لديك أي استفسارات من الموضوع أعلاه أو الكهربائية و المشاريع الالكترونية اترك قسم التعليقات أدناه.
مصدر الصورة:
