Mikrohullám

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

Ez az oldal a mikrohullámú sugárzásról szól. Az eszköz, ami ezt használja a mikrohullámú sütő

Ezt a szócikket át kellene olvasni, ellenőrizni a szövegét, tartalmát. További részleteket a cikk vitalapján találhatsz.

A mikrohullámok elektromágneses hullámok a Terahertz (THz) tartományénál hosszabb hullámhosszal, de rövidebbel, mint a rádióhullámok. A mikrohullámok hullámhossza megközelítőleg a 30 cm–től (1 GHz-es frekvencia) az 1 mm–ig (300GHz) terjed. Mindazonáltal a határok az infravörös fény, Terahertz-es sugárzás, mikrohullámok, és UHF rádióhullámok között eléggé szabadon értelmezettek, és tudományágak szerint változhatnak. Egy hitelesnek vélhető definíció Pozartól ered, aki könyvében kimondja, hogy a mikrohullám fogalma „300 MHz (3·10⁸ Hz) és 300 GHz (3·10¹¹ Hz) közti váltakozó feszültségű jeleket ír le.”^[1]

Az elektromágneses hullámok létét – amelyek magasabb frekvenciatartományának a részét képzik a mikrohullámok – James Clerk Maxwell jósolta meg 1864-ben híres egyenleteiből. 1888-ban, Heinrich Hertz volt az aki először volt képes szemléltetni az elektromágneses hullámokat, egy rádióhullámokat kibocsátó gépezettel.

A mikrohullámú tartomány tartalmazza az alábbiakat:

ultra-magas frekvencia: ultra-high frequency (UHF) (0,3-3 GHz),
szuper-magas frekvencia: super high frequency (SHF) (3-30 GHz),
extrém-magas frekvencia: extremely high frequency (EHF) (30-300 GHz) jeleket.

300 GHz fölött, a föld légköre gyakorlatilag minden elektromágneses sugárzást elnyel kivéve az úgynevezett optikai, illetve infravörös frekvenciatartományokat.

[szerkesztés] Generációk

Mikrohullámokat sokféleképpen lehet gerjeszteni, a módszerek általánosságban két kategóriába esnek: szilárd állapotú eszközök és vákuumcsövesek. A szilárdtestesek félvezetőkön alapulnak, mint például szilícium vagy gallium-arzenid. Speciális félvezetőváltozatok is léteznek, amiket kifejezetten nagyobb sebességek elérésére, mikrohullámú alkalmazásokra fejlesztettek ki, mint például a HBT a MESFET a HEMT, és az LMOS tranzisztorok. A vákuumcsöves eszközök az elektronok ballisztikus mozgásán alapulnak, amelyeket irányított elektromos- vagy mágneses mezők gerjesztenek, ilyen eszköz a magnetron, klystron, gyrotron.

[szerkesztés] 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 főzendő ételben a víznek és egyéb vegyületeknek a molekuláit rezegtetik, illetve forgatják. A rezgés súrlódást okoz, ami hővé alakul, ami az ételt melegíti. 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 2,5GHz, 3,5GHz és 5,8 GHz-es tartományban működnek.
A koaxiális kábelen továbbított kábeltévé és internet szolgáltatások és a felszíni televízió műsorszórás is az alacsonyabb mikrohullámú frekvenciát használják. Bizonyos telefonhálózatok mint például a GSM is az alacsony mikrohullámtartományt használják.
Sok félvezetőgyártási eljárás is mikrohullámot használ hogy plazmát generáljanak a reaktív-ion maratáshoz illetve a plazmával fokozott vegyi gőzöléshez.
Mikrohullámokkal energiát is lehet átvinni nagy távolságokra, a II. 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 maser egy a lézerhez hasonlító eszköz ami mikrohullámú frekvenciákban működik.

[szerkesztés] Történelem és kutatás

A mikrohullám kifejezés talán első előfordulása 1931-ben:

„Amikor nyilvánosságra hozták az eredményeket olyan rövid hullámhosszú hullámokról, mint 18cm, egy leplezetlen öröm öntött el minket afelől hogy a mikrohullám problémáját ilyen hamar megoldották.” Telegraph & Telephone Journal XVII. 179/1

Talán első csillagászati előfordulása a mikrohullám kifejezésnek 1946-ből származik, a következő cikkben található: „Mikrohullámú sugárzás a Napból és a Holdból” Robert Dicke-től és Robert Beringertől.

A modern korra is alkalmazható elektromágneses elmélet fejlődéséről lásd a következő cikkeket: