Ingegneria a microonde - Introduzione

Lo spettro elettromagnetico è costituito dall'intera gamma di radiazioni elettromagnetiche. La radiazione è l'energia che viaggia e si diffonde mentre si propaga. I tipi di radiazioni elettromagnetiche che compongono lo spettro elettromagnetico sono illustrati nello screenshot seguente.

Vediamo ora le proprietà delle microonde.

Proprietà delle microonde

Di seguito sono riportate le proprietà principali delle microonde.

  • Le microonde sono le onde che irradiano energia elettromagnetica con una lunghezza d'onda inferiore.

  • Le microonde non vengono riflesse dalla ionosfera.

  • Le microonde viaggiano in linea retta e vengono riflesse dalle superfici conduttrici.

  • Le microonde si attenuano facilmente entro distanze più brevi.

  • Le correnti a microonde possono fluire attraverso un sottile strato di cavo.

Vantaggi delle microonde

Ci sono molti vantaggi delle microonde come i seguenti:

  • Supporta una larghezza di banda maggiore e quindi vengono trasmesse più informazioni. Per questo motivo, le microonde vengono utilizzate per le comunicazioni punto a punto.

  • È possibile un maggiore guadagno dell'antenna.

  • Le velocità di trasmissione dati più elevate vengono trasmesse poiché la larghezza di banda è maggiore.

  • Le dimensioni dell'antenna si riducono, poiché le frequenze sono più alte.

  • Basso consumo energetico poiché i segnali sono di frequenze più alte.

  • L'effetto della dissolvenza viene ridotto utilizzando la propagazione della linea di vista.

  • Fornisce un'area di riflessione efficace nei sistemi radar.

  • Sono possibili comunicazioni satellitari e terrestri con capacità elevate.

  • È possibile sviluppare componenti a microonde in miniatura a basso costo.

  • Utilizzo efficace dello spettro con un'ampia varietà di applicazioni in tutte le gamme di frequenza di funzionamento disponibili.

Svantaggi delle microonde

Ci sono alcuni svantaggi delle microonde come i seguenti:

  • Il costo dell'attrezzatura o il costo dell'installazione è elevato.
  • Sono pesanti e occupano più spazio.
  • Potrebbero verificarsi interferenze elettromagnetiche.
  • Possono verificarsi variazioni nelle proprietà dielettriche con la temperatura.
  • Inefficienza intrinseca della potenza elettrica.

Applicazioni delle microonde

Esiste un'ampia varietà di applicazioni per le microonde, che non sono possibili per altre radiazioni. Sono -

Comunicazioni wireless

  • Per telefonate a lunga distanza
  • Bluetooth
  • Operazioni WIMAX
  • Trasmissioni di radiodiffusione all'aperto
  • Servizi ausiliari di trasmissione
  • Unità di ripresa remota
  • Collegamento studio / trasmettitore
  • Direct Broadcast Satellite (DBS)
  • Sistemi di comunicazione personale (PCS)
  • Reti locali senza fili (WLAN)
  • Sistemi di video cellulare (CV)
  • Sistema di prevenzione delle collisioni automobilistiche

Elettronica

  • Interruttori veloci senza jitter
  • Cambio di fase
  • Generazione HF
  • Elementi di messa a punto
  • Sistemi ECM / ECCM (Electronic Counter Measure)
  • Sistemi a spettro esteso

Usi commerciali

  • Allarmi antifurto
  • Apriporta da garage
  • Rilevatori di velocità della polizia
  • Identificazione mediante metodi senza contatto
  • Telefoni cellulari, cercapersone, LAN wireless
  • TV satellitare, radio XM
  • Rilevatori di movimento
  • Rilevamento remoto

Navigazione

  • Sistemi globali di navigazione satellitare
  • Sistema di posizionamento globale (GPS)

Militare e radar

  • Radar per rilevare la portata e la velocità del bersaglio.

  • Applicazioni SONAR

  • Controllo del traffico aereo

  • Previsioni del tempo

  • Navigazione di navi

  • Applicazioni di sminamento

  • Applicazione del limite di velocità

  • I militari utilizzano le frequenze delle microonde per le comunicazioni e per le applicazioni sopra menzionate.

Applicazioni di ricerca

  • Risonanze atomiche
  • Risonanze nucleari

Radioastronomia

  • Contrassegna la radiazione di fondo cosmica a microonde
  • Rilevamento di onde potenti nell'universo
  • Rilevazione di molte radiazioni nell'universo e nell'atmosfera terrestre

Industria alimentare

  • Forni a microonde utilizzati per riscaldare e cucinare
  • Applicazioni di trasformazione alimentare
  • Applicazioni di preriscaldamento
  • Pre-cooking
  • Arrostire cereali / fagioli
  • Essiccazione di patatine fritte
  • Livellamento dell'umidità
  • Assorbire le molecole d'acqua

Usi industriali

  • Gomma vulcanizzante
  • Applicazioni di chimica analitica
  • Essiccazione e processi di reazione
  • Lavorazione della ceramica
  • Matrice polimerica
  • Modifica della superficie
  • Elaborazione chimica del vapore
  • Lavorazione delle polveri
  • Sterilizzazione di prodotti farmaceutici
  • Sintesi chimica
  • Bonifica dei rifiuti
  • Potenza di trasmissione
  • Tunnel noioso
  • Rottura di roccia / cemento
  • Rompere i giacimenti di carbone
  • Stagionatura del cemento
  • Illuminazione RF
  • Reattori a fusione
  • Sistemi di negazione attivi

Tecniche di elaborazione dei semiconduttori

  • Incisione ionica reattiva
  • Deposizione chimica da vapore

Spettroscopia

  • Spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR o ESR)
  • Conoscere gli elettroni spaiati nelle sostanze chimiche
  • Conoscere i radicali liberi nei materiali
  • Chimica degli elettroni

Applicazioni mediche

  • Monitoraggio del battito cardiaco
  • Rilevazione dell'acqua polmonare
  • Rilevazione del tumore
  • Ipertermia regionale
  • Applicazioni terapeutiche
  • Riscaldamento locale
  • Angioplasty
  • Tomografia a microonde
  • Immagini acustiche a microonde

Affinché un'onda si propaghi, è necessario un mezzo. Le linee di trasmissione, che sono di diverso tipo, vengono utilizzate per la propagazione delle microonde. Impariamo a conoscerli nel prossimo capitolo.