Ez az oldal a mikrohullámú sugárzásról szól. Az eszköz, ami ezt használja, például a mikrohullámú sütő
A mikrohullámok olyan elektromágneses hullámok, amelyeknek a frekvenciája nagyjából 0,3–300 GHz közötti, ennek megfelelően a hullámhosszuk 1 m–1 mm között van.D. M. Pozar, Microwave Engineering („Mikrohullámú mérnöki tudomány”), Third Edition, John Wiley & Sons, Inc., N.J. 2005
A határok nem szigorúak, és a nemrégiben kialakuló terahertzes tudományok megjelenésével módosultak is a korábbi értelmezésekhez képest. A mikrohullámok a rádióhullámok nagyobb frekvenciájú területét is jelentik egyben, a terahertzes sugárzást pedig a mikrohullámok és a korábban inkább távoli infravörösnek nevezett tartomány között értelmezzük.
A saját nagyságrendjén belül értelmezhető elnevezésekkel a mikrohullámokat az alábbi tartományokra osztjuk: nagyon magas frekvencia: ultrarövidhullámok (VHF) (30 – 300 MHz) (P-sáv) ultramagas frekvencia: ultra-high frequency (UHF) (0,3–3 GHz) szupermagas frekvencia: super high frequency (SHF) (3–30 GHz) extrém-magas frekvencia: extremely high frequency (EHF) (30-300 GHz)
A mikrohullámú sávok felosztása A mikrohullámú sávok felosztásasávalsávokfrekvencia
(GHz)hullámhossz (cm)megjegyzésP-sáv20,225 – 0,390133,3 -76,9L-sáv10 (p,c,l,y,t,s,x,k,f,z)0,390 – 1,55076,9 – 19,3S-sáv13 (e,f,t,c,q,y,g,s,a,w,h,z,d)1,55 – 5,2019,3 -5,77C-sáv5 (Sz,Sd,Xa,Xq,Xy)3,90 – 6,207,69 – 4,84X-sáv12 (a,q,y,d,b,r,c,l,s,x,f,k)5,20 – 10,905,77 – 2,75K-sáv12 (p,s,e,c,u,t,q,r,m,n,l,a)10,90 – 36,002,75 – 0,834Ku-sáv1 (Ku)15,35 – 17,251,95 – 1,74K-alsávK1-sáv315,35 – 24,51,74 – 1,22K-alsávKa-sáv1 (Ka)33,0 – 36,00,909-0,834K-alsávQ-sáv5 (a,b,c,d,e)36,0 – 46,00,834-0,652V-sáv5 (a,b,c,d,e)46,0 – 56,00,652-0,536W-sáv256,00 - 100,00,536-0,300F-sáv90 – 140D-sáv110 – 170
Történelem és kutatás Az elektromágneses hullámok létét James Clerk Maxwell jósolta meg 1864-ben híres egyenleteiben. Kísérletileg 1888-ban Heinrich Hertz bizonyította be, hogy a rádióhullámok és a fény egyaránt elektromágneses hullámok. Hertz állított elő először rádióhullámokat, megmérte a hullámhosszukat, és a frekvencia ismeretében megmutatta, hogy a terjedési sebességük megegyezik a fényével.
A mikrohullám kifejezés talán első előfordulása 1931-ben: „Amikor nyilvánosságra hozták az eredményeket az olyan rövid hullámhosszú hullámokról, mint a 18 cm-es, leplezetlen öröm öntött el minket afelől, hogy a mikrohullám problémáját ilyen hamar megoldották.” Telegraph & Telephone Journal XVII. 179/1
A csillagászathoz kapcsolódóan a mikrohullám kifejezés első előfordulása 1946-ból Robert Dicke-től és Robert Beringertől származik.Robert H. Dicke, Robert Beringer, Robert L. Kyhl, and A. B. Vane: Atmospheric Absorption Measurements with a Microwave Radiometer. Phys. Rev. 70, 340 1 September (1946)Robert H. Dicke, Robert Beringer:Microwave Radiation from the Sun and Moon. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL 103:375 • APRIL (1946)
Előfordulása és mesterséges előállítása bélyegkép|250px|Felmetszett magnetron (a mágnes nem látható)
Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás Kozmikus eredetű háttérsugárzás formájában a mikrohullámú sugárzás természetes módon jelen van a környezetünkben, az egész világegyetemet kitölti. Energiaeloszlása a 2,725 K hőmérsékletű feketetest-sugárzásának felel meg, ennek maximuma 160,4 GHz-nél, azaz 1,9 mm-es hullámhossznál található és ez éppen a mikrohullámú frekvenciatartományba esik.
A Föld légköre a mikrohullámú frekvenciáknál nagyobb, azaz 300 GHz fölött gyakorlatilag minden elektromágneses sugárzást elnyel, kivéve az úgynevezett optikai (ezen belül is a látható), illetve bizonyos infravörös frekvenciatartományokat.
Előállítása Mikrohullámú sugárzást mesterségesen többféleképpen is elő lehet állítani, a módszerek két kategóriába sorolhatók: vákuumcsövekkel és szilárd halmazállapotú eszközökkel. A nagy teljesítményű sugárzás előállítására alkalmas vákuumcsöves eszközökben elektromos és/vagy mágneses mezővel gyorsítják az elektronnyalábot, így hozva létre mikrohullámú sugárzást. Ilyen eszköz a magnetron, klisztron, girotron, turbátor (interdigitális magnetron). A félvezető eszközök – ilyenek például a szilíciumból vagy gallium-arzenidból készültek – elsősorban kisebb teljesítményű sugárzás előállítására használatosak. De léteznek speciális félvezető változatok – mint például a HBT, a MESFET, a HEMT és az LMOS tranzisztorok –, amiket kifejezetten nagyobb teljesítményű mikrohullámú alkalmazásokra fejlesztettek ki.
Alkalmazások A mikrohullámú sütő egy magnetron mikrohullámú generátort használ arra hogy egy körülbelül 2,5 GHz-es mikrohullámú sugárzást hozzon létre főzés céljából. A mikrohullámok a főzendő ételben a víznek és egyéb vegyületeknek a dipólusos molekuláit rezegtetik, illetve forgatják. A molekulák ilyen rendezetlen rezgéseit a statisztikus fizika hőmérsékletként értelmezi. Tehát minél jobban rezegnek ezek a molekulák, annál melegebbnek érezzük az ételt. Mivel a szerves anyagok többnyire vízből állnak, így az ételt is könnyű ilyen módszerrel melegíteni. A mikrohullámokat műsorszórásban is használják, mivelhogy a mikrohullámok könnyebben hatolnak át a föld atmoszféráján, kisebb zajjal, mint a hosszabb hullámhosszak. Ráadásul sokkal nagyobb a mikrohullámú spektrum sávszélessége, mint más rádiófrekvenciás tartományoké. Egy tipikus alkalmazása például a híradós kocsikból szórt műsor, amelyet különleges földi állomásoknak továbbíthatják a híreket. A radar szintén mikrohullámokat használ arra hogy meghatározza tárgyak távolságát, sebességét és egyéb tulajdonságait. WLAN protokollok, mint a Bluetooth, és az IEEE 802.11g és b is a szabadon felhasználható 2,4 GHz–es frekvenciát használják. A 802.11a szabvány az 5 GHz–es tartományban működik. A korlátozott, hosszútávú (akár 25 km) vezeték nélküli internet-hozzáférési szolgáltatások is sok országban megtalálhatóak (az USA-ban nem) ezek a 3,5 – 4 GHz tartományban működnek. A MAN hálózati protokollok, mint például a WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) is az IEEE 802.16-os specifikáció alapján működnek. Az IEEE 802.16 szabvány eredetileg 2-től 11 GHz-ig működik de a forgalomba került implementációk 2,5, 3,5 és 5,8 GHz-es tartományban működnek. A koaxiális kábelen továbbított kábeltévé és internetszolgáltatások és a felszíni televízió műsorszórás is az alacsonyabb mikrohullámú frekvenciát használják. Bizonyos telefonhálózatok mint például a GSM is az alacsony mikrohullám tartományt használják. Sok félvezető gyártási eljárás is mikrohullámot használ hogy plazmát generáljanak a reaktív-ion maratáshoz illetve a plazmával fokozott kémiai rétegleválasztáshoz. Mikrohullámokkal energiát is lehet átvinni nagy távolságokra, a második világháború utáni kutatások ennek lehetőségeit kutatták. A NASA az 1970-es években dolgozott egy olyan rendszeren, ami orbitális napkollektorok energiáját gyűjtené össze, és küldené le a földre mikrohullámok segítségével. A mézer egy a lézerhez hasonlító eszköz, ami mikrohullámú frekvenciákban működik.
Kapcsolódó szócikkek A modern korra is alkalmazható elektromágneses elmélet fejlődéséről lásd a következő cikkeket: Jagdish Chandra Bose Michael Faraday James Clerk Maxwell Heinrich Hertz Nikola Tesla Guglielmo Marconi Samuel Morse Sir William Thomson, később Lord Kelvin Oliver Heaviside Lord Rayleigh Oliver Lodge
Hivatkozások
További információk Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásról
Kategória:Elektromágneses sugárzás Kategória:Rádió Kategória:Távközlési technika Kategória:Amatőr rádiózás