Transmisi microwave

Transmisi Microwave mengacu pada teknologi transmisi informasi dengan menggunakan gelombang radio yang panjang gelombang yang mudah diukur dalam jumlah kecil sentimeter , ini disebut gelombang mikro . This part of the radio spectrum ranges across frequencies of roughly 1.0 gigahertz (GHz) to 30 GHz . Ini bagian dari spektrum radio di seluruh rentang frekuensi dari sekitar 1,0 gigahertz (GHz) sampai 30 GHz . These correspond to wavelengths from 30 centimeters down to 1.0 cm. Ini sesuai dengan panjang gelombang dari 30 cm sampai ke 1,0 cm.






Atenuasi atmosfer gelombang mikro di udara kering dengan tingkat uap air atmosfer dari 0,001 mm. The downward spikes in the graph correspond to frequencies at which microwaves are absorbed more strongly, such as by oxygen molecules Paku ke bawah dalam grafik sesuai dengan frekuensi di mana gelombang mikro diserap lebih kuat, seperti dengan oksigen molekul
 
Microwaves are widely used for point-to-point communications because their small wavelength allows conveniently-sized antennas to direct them in narrow beams, which can be pointed directly at the receiving antenna. Gelombang mikro banyak digunakan untuk point-to-point komunikasi karena mereka yang kecil panjang gelombang memungkinkan mudah-ukuran antena untuk mengarahkan mereka dalam balok sempit, yang dapat menunjuk langsung pada antena penerima. This allows nearby microwave equipment to use the same frequencies without interfering with each other. Hal ini memungkinkan peralatan microwave terdekat untuk menggunakan frekuensi yang sama tanpa mengganggu satu sama lain. Another advantage is that the high frequency of microwaves gives the microwave band a very large information-carrying capacity; the microwave band has a bandwidth 30 times that of all the rest of the radio spectrum below it. Keuntungan lain adalah bahwa frekuensi tinggi gelombang mikro memberikan band microwave kapasitas besar membawa informasi-sangat, band microwave memiliki bandwidth 30 kali dari semua sisa spektrum radio di bawahnya. A disadvantage is that microwaves are limited to line of sight propagation; they cannot pass around hills or mountains as lower frequency radio waves can. Kerugiannya adalah bahwa gelombang mikro dibatasi untuk garis pandang propagasi, mereka tidak bisa lewat di sekitar bukit-bukit atau gunung-gunung sebagai frekuensi radio gelombang rendah bisa.
Microwave radio transmission is commonly used by communication systems on the surface of the Earth, in satellite communications , and in deep space radio communications . Transmisi radio microwave biasanya digunakan oleh sistem komunikasi pada permukaan Bumi, dalam komunikasi satelit , dan di ruang komunikasi radio yang mendalam . Other parts of the microwave radio band are used for radars , radio navigation systems, sensor systems, and radio astronomy . Bagian lain dari band radio microwave digunakan untuk radar , radio navigasi , sistem sensor, dan astronomi radio .
The next higher part of the radio electromagnetic spectrum , where the frequencies are above 30 GHz and below 100 GHz, are called " millimeter waves " because their wavelengths are conveniently measured in millimeters , and their wavelengths range from 10 mm down to 3.0 mm. Semakin tinggi bagian selanjutnya dari radio spektrum elektromagnetik , dimana frekuensi di atas 30 GHz dan di bawah 100 GHz, disebut " gelombang milimeter "karena panjang gelombang mereka mudah diukur dalam milimeter , dan panjang gelombang mereka berkisar dari 10 mm sampai 3.0 mm. Radio waves in this band are usually strongly attenuated by the Earthly atmosphere and particles contained in it, especially during wet weather. Gelombang radio pada pita ini biasanya sangat dilemahkan oleh atmosfer Bumi dan partikel-partikel yang terkandung di dalamnya, khususnya selama musim hujan. Also, in wide band of frequencies around 60 GHz, the radio waves are strongly attenuated by molecular oxygen in the atmosphere. Juga, di band frekuensi lebar sekitar 60 GHz, gelombang radio sangat dilemahkan oleh molekul oksigen di atmosfer. The electronic technologies needed in the millimeter wave band are also much more difficult to utilize than those of the microwave band. Teknologi elektronik yang diperlukan dalam pita gelombang milimeter juga jauh lebih sulit untuk memanfaatkan daripada band microwave.

Microwave

 

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang mulai dari sepanjang satu meter sebagai pendek sebagai satu milimeter, atau setara, dengan frekuensi antara 300 MHz (0,3 GHz ) dan 300 GHz. Definisi yang luas mencakup UHF dan EHF ( gelombang milimeter ), dan berbagai sumber menggunakan batasan yang berbeda. Dalam semua kasus, microwave mencakup seluruh SHF band (3 sampai 30 GHz, atau 10 sampai 1 cm) minimal, dengan teknik RF sering meletakkan batas bawah pada 1 GHz (30 cm), dan atas sekitar 100 GHz (3mm).

 

Aparatur dan teknik dapat digambarkan secara kualitatif sebagai "microwave" ketika panjang gelombang sinyal adalah kira-kira sama dengan dimensi peralatan, sehingga elemen lumped-teori rangkaian tidak akurat. Sebagai konsekuensinya, teknik microwave praktis cenderung untuk menjauh dari diskrit resistor , kapasitor , dan induktor digunakan dengan frekuensi yang lebih rendah gelombang radio . Sebaliknya, elemen sirkuit terdistribusi dan teori transmisi-line adalah metode yang lebih bermanfaat untuk desain dan analisis.  

Open-kawat dan coaxial jaringan transmisi memberi jalan kepada waveguides dan stripline , dan disamakan-elemen sirkuit disetel akan diganti dengan rongga resonator atau garis resonan. Efek dari refleksi , polarisasi , hamburan , difraksi dan atmosfer penyerapan biasanya berhubungan dengan cahaya tampak memiliki signifikansi praktis dalam studi microwave propagasi . Hal yang sama persamaan dari teori elektromagnetik berlaku pada semua frekuensi.

 

Sementara nama mungkin menyarankan panjang gelombang mikrometer, lebih baik dipahami sebagai menunjukkan panjang gelombang lebih pendek daripada yang digunakan dalam siaran radio. Batas-batas antara jauh inframerah cahaya, radiasi Terahertz , microwave, dan ultra-tinggi frekuensi radio gelombang cukup sewenang-wenang dan digunakan bervariasi antara berbagai bidang studi.

Gelombang elektromagnetik lagi (frekuensi yang lebih rendah) daripada gelombang mikro disebut "gelombang radio". Radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dapat disebut "gelombang milimeter", radiasi Terahertz atau bahkan T-sinar. Definisi berbeda untuk band gelombang milimeter, yang IEEE mendefinisikan adalah 110 GHz hingga 300 GHz.

 

Di atas GHz 300, penyerapan dari elektromagnetik radiasi oleh atmosfer Bumi begitu besar sehingga secara efektif buram , sampai atmosfer menjadi transparan lagi pada yang disebut inframerah dan jendela optik rentang frekuensi.

Sumber Microwave

Tabung vakum perangkat beroperasi pada gerakan balistik elektron dalam ruang hampa di bawah pengaruh mengontrol atau magnet medan listrik, dan termasuk magnetron , klystron , gelombang tabung bepergian (TWT), dan gyrotron . Perangkat ini bekerja di kepadatan modus dimodulasi, bukan saat ini modus termodulasi. Ini berarti bahwa mereka bekerja atas dasar gumpalan elektron terbang ballistically melalui mereka, daripada menggunakan aliran kontinyu.

Sumber daya microwave-negara rendah menggunakan perangkat padat seperti transistor efek medan (setidaknya pada frekuensi yang lebih rendah), dioda terowongan , dioda Gunn , dan dioda IMPATT .

Sebuah maser adalah perangkat mirip dengan laser , yang menguatkan energi cahaya oleh foton merangsang. maser ini, daripada memperkuat energi cahaya, memperkuat frekuensi yang lebih rendah, microwave lagi panjang gelombang dan emisi frekuensi radio.

 

Matahari juga memancarkan radiasi microwave, dan sebagian besar tertutup oleh atmosfer bumi.

The Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR) merupakan sumber gelombang mikro yang mendukung ilmu kosmologi's Big Bang teori asal-usul alam semesta .

Cutaway pandangan dalam sebuah magnetron rongga seperti yang digunakan dalam oven microwave.

Penggunaan

• Komunikasi

Sebelum adanya serat optik transmisi, yang paling jarak jauh panggilan telepon dilakukan melalui jaringan relay radio microwave link dijalankan oleh operator seperti AT & T Long Lines . Dimulai pada awal 1950-an, multipleks divisi frekuensi digunakan untuk mengirim hingga 5.400 saluran telepon pada setiap channel radio microwave, dengan sebanyak sepuluh saluran radio digabungkan menjadi satu antena untuk hop ke situs berikutnya, sampai 70 km.

 

Wireless LAN protokol , seperti Bluetooth dan IEEE 802.11 spesifikasi, juga menggunakan gelombang mikro di 2,4 GHz ISM band , walaupun 802.11a menggunakan ISM band dan U-NII frekuensi dalam kisaran 5 GHz. Izin jarak jauh (sampai sekitar 25 km) Wireless layanan akses internet telah digunakan selama hampir satu dekade di banyak negara di kisaran 3,5-4,0 GHz. FCC baru-baru ini diukir spektrum untuk operator yang ingin menawarkan layanan dalam kisaran di AS - dengan penekanan pada 3,65 GHz. Puluhan penyedia layanan di seluruh negeri adalah mengamankan atau telah menerima ijin dari FCC untuk beroperasi dalam band ini. Persembahan layanan WIMAX yang dapat dilakukan pada pita 3,65 GHz akan memberikan pelanggan bisnis pilihan lain untuk konektivitas.

 

Metropolitan area jaringan : protokol MAN, seperti WiMAX (Worldwide Interoperabilitas untuk Microwave Access) yang berbasis di IEEE 802.16 spesifikasi. Spesifikasi IEEE 802.16 dirancang untuk beroperasi antara 2 sampai 11 GHz. Implementasi komersial di 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,5 GHz dan 5,8 GHz rentang.

 

Wide Area Mobile Broadband Wireless Access: protokol MBWA berdasarkan spesifikasi standar seperti IEEE 802,20 atau ATIS / ANSI HC-SDMA (iBurst misalnya) yang dirancang untuk beroperasi antara 1,6 dan 2,3 GHz untuk memberikan mobilitas dan bangunan penetrasi karakteristik-in mirip dengan ponsel tapi dengan efisiensi spektral yang jauh lebih besar.

 

Beberapa telepon selular jaringan, seperti GSM , menggunakan frekuensi low-microwave/high-UHF sekitar 1,8 dan 1,9 GHz di Amerika dan di tempat lain, masing-masing. DVB-SH dan S-DMB digunakan 1,452-1,492 GHz, sementara kepemilikan / tidak kompatibel radio satelit di AS menggunakan sekitar 2,3 GHz untuk DARS .

 

Microwave radio digunakan dalam penyiaran dan telekomunikasi transmisi karena, karena panjang gelombang pendek mereka, sangat antena directional lebih kecil dan karena itu lebih praktis daripada mereka akan pada panjang gelombang panjang (frekuensi rendah). Ada juga lebih bandwidth dalam spektrum microwave daripada di sisa spektrum radio, bandwidth yang digunakan di bawah 300 MHz adalah kurang dari 300 MHz sementara banyak GHz dapat digunakan di atas 300 MHz. Biasanya, gelombang mikro digunakan dalam berita televisi untuk mengirimkan sinyal dari lokasi terpencil ke stasiun televisi dari dilengkapi van khusus. Lihat layanan siaran bantu (BAS), unit remote pickup (RPU), dan studio / link pemancar (STL).

 

Kebanyakan satelit komunikasi sistem beroperasi dalam, X, Ka, atau Ku band C dari spektrum gelombang mikro. Frekuensi ini memungkinkan bandwidth yang besar sambil menghindari ramai frekuensi UHF dan tinggal di bawah penyerapan atmosfer frekuensi EHF. satelit TV , baik beroperasi di pita C untuk yang tradisional piring besar satelit tetap atau Ku band untuk -siaran satelit langsung . Militer menjalankan komunikasi terutama melalui atau Ku-band link X, dengan Ka band digunakan untuk Milstar .

• Radar

Radar menggunakan radiasi gelombang mikro untuk mendeteksi jangkauan, kecepatan, dan karakteristik lain dari objek remote. Pengembangan radar dipercepat selama Perang Dunia II karena utilitas besar militer. Sekarang radar secara luas digunakan untuk aplikasi seperti kontrol lalu lintas udara , prakiraan cuaca, navigasi kapal, dan batas kecepatan penegakan hukum.

 

Sebuah dioda Gunn oscillator dan Waveguide digunakan sebagai detektor gerakan untuk pembuka pintu otomatis .

• Astronomi radio

Kebanyakan radio astronomi menggunakan gelombang mikro. Biasanya terjadi microwave radiasi alami yang diamati, tetapi percobaan radar aktif juga telah dilakukan dengan benda-benda di tata surya, seperti menentukan jarak ke Bulan atau pemetaan permukaan tak terlihat Venus melalui tutupan awan.

 

• Navigasi

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) termasuk Cina Beidou , American Global Positioning System (GPS) dan Rusia GLONASS siaran sinyal navigasi dalam berbagai band antara sekitar 1,2 GHz dan 1,6 GHz.

• Daya

Sebuah oven microwave melewati (non-pengion) radiasi gelombang mikro (pada frekuensi 2,45 GHz dekat) melalui makanan, menyebabkan pemanasan dielektrik oleh penyerapan energi di dalam air, lemak, dan gula yang terkandung dalam makanan. oven microwave menjadi peralatan dapur umum di negara-negara Barat di akhir 1970-an, mengikuti perkembangan murah magnetron rongga . Air dalam keadaan cair memiliki banyak interaksi molekul yang memperluas puncak penyerapan. Pada fase uap, molekul air terisolasi menyerap sekitar 22 GHz, frekuensi hampir sepuluh kali dari oven microwave.

 

Microwave pemanas digunakan dalam proses industri untuk pengeringan dan perawatan produk.

Banyak semikonduktor pengolahan teknik menggunakan gelombang mikro untuk menghasilkan plasma untuk tujuan seperti etsa ion reaktif dan plasma yang ditingkatkan deposisi uap kimia (PECVD).

frekuensi microwave biasanya berkisar 110-140 GHz digunakan dalam stellarators dan lebih khususnya di tokamak reaktor fusi eksperimental untuk membantu panas bahan bakar ke negara plasma. Mendatang ITER Thermonuclear Reaktor diharapkan berkisar 110-170 GHz dan akan mempekerjakan Elektron Cyclotron Heating Resonansi (ECRH).

Gelombang mikro dapat digunakan untuk mengirimkan listrik jarak jauh, dan pasca- Perang Dunia II, penelitian dilakukan untuk mengkaji kemungkinan. NASA bekerja di tahun 1970 dan awal 1980-an untuk penelitian kemungkinan menggunakan satelit tenaga surya (SPS) sistem dengan besar array surya yang akan balok daya turun ke permukaan bumi melalui gelombang mikro.

 

Kurang-dari-mematikan persenjataan ada yang menggunakan gelombang milimeter untuk memanaskan lapisan tipis kulit manusia ke suhu tak tertahankan sehingga membuat orang yang ditargetkan bergerak menjauh. Ledakan dua detik dari 95 balok terfokus GHz memanaskan kulit untuk suhu 130 ° F (54 ° C) pada kedalaman 1/64th dari satu inci (0,4 mm). Para Angkatan Udara Amerika Serikat dan Marinir saat ini menggunakan jenis sistem penolakan aktif .

• Spektroskopi

Microwave radiasi digunakan dalam resonansi paramagnetik elektron (EPR atau ESR) spectroscopy, biasanya di-band wilayah X (~ 9 GHz) bersama biasanya dengan medan magnet sebesar 0,3 T. Teknik ini memberikan informasi mengenai berpasangan elektron dalam sistem kimia, seperti radikal bebas atau logam transisi seperti ion Cu (II). Radiasi microwave juga dapat dikombinasikan dengan elektrokimia seperti dalam meningkatkan elektrokimia microwave .

Band Frekuensi Microwave

 Spektrum microwave biasanya didefinisikan sebagai energi elektromagnetik mulai dari kira-kira 1 GHz hingga 100 GHz dalam frekuensi, tetapi penggunaan yang lebih tua termasuk frekuensi yang lebih rendah. Sebagian besar aplikasi umum dalam mulai 1 sampai 40 GHz. pita frekuensi microwave, seperti yang didefinisikan oleh Masyarakat Radio Inggris (RSGB), ditunjukkan dalam tabel di bawah ini:

              Microwave Band Frekuensi

Surat Penunjukan	Rentang frekuensi
L band	1 sampai 2 GHz
S band	2 sampai 4 GHz
C band	4 sampai 8 GHz
X band	8 sampai 12 GHz
K u band	12 sampai 18 GHz
K band	18-26,5 GHz
K band	26,5-40 GHz
Band Q	33 sampai 50 GHz
U band	40 sampai 60 GHz
V band	50 sampai 75 GHz
E band	60 sampai 90 GHz
W band	75-110 GHz
F band	90-140 GHz
D band	110-170 GHz

Catatan kaki (1): P band kadang-kadang salah digunakan untuk _u K Band. "P" untuk "sebelumnya" adalah band radar digunakan di Inggris berkisar 250-500 MHz dan sekarang usang per IEEE Std 521, lihat dan . Untuk definisi lain melihat Surat Penunjukan dari microwave Bands .

Catatan kaki (2): Ketika radar pertama kali dikembangkan pada pita K selama Perang Dunia II, tidak menyadari bahwa ada sebuah band penyerapan terdekat (karena uap air dan oksigen di atmosfer). Untuk menghindari masalah ini, band K asli dipecah menjadi sebuah band yang lebih rendah, _u K, dan band atas, K _a lihat .

Pengukuran Frekuensi Microwave

Frekuensi Microwave dapat diukur dengan baik teknik elektronik atau mekanis. 

Counter Frekuensi atau frekuensi tinggi heterodyne sistem dapat digunakan. Berikut frekuensi yang tidak diketahui dibandingkan dengan harmonisa dari frekuensi yang lebih rendah yang dikenal dengan menggunakan generator frekuensi rendah, generator harmonis dan mixer. Akurasi pengukuran dibatasi oleh akurasi dan stabilitas dari sumber referensi.

metode mekanik memerlukan resonator merdu seperti wavemeter penyerapan , yang memiliki hubungan yang dikenal antara dimensi fisik dan frekuensi.

Dalam laboratorium, bandot baris dapat digunakan untuk langsung mengukur panjang gelombang pada saluran transmisi yang terbuat dari kawat paralel, frekuensi maka dapat dihitung. Sebuah teknik yang sama adalah dengan menggunakan ditempatkan pandu atau kabel koaksial slotted langsung mengukur panjang gelombang. Perangkat ini terdiri dari sebuah probe dimasukkan ke dalam garis melalui slot longitudinal, sehingga probe bebas untuk perjalanan atas dan ke bawah garis. garis Slotted terutama ditujukan untuk mengukur rasio gelombang berdiri tegangan di telepon. Namun, dengan syarat gelombang berdiri hadir, Mereka juga dapat digunakan untuk mengukur jarak antara node , yang sama dengan setengah panjang gelombang. Ketepatan metode ini dibatasi oleh penentuan lokasi nodal.

 

Efek Kesehatan

Gelombang mikro tidak mengandung energi yang cukup untuk mengubah zat kimia oleh ionisasi, dan sebagainya adalah contoh dari nonionizing radiasi. Kata "radiasi" mengacu pada kenyataan bahwa energi dapat memancarkan. Istilah dalam konteks ini tidak boleh disamakan dengan radioaktivitas . Ini belum terbukti secara meyakinkan bahwa gelombang mikro (atau lainnya nonionizing radiasi elektromagnetik) memiliki efek samping biologis yang signifikan pada tingkat rendah. Beberapa tetapi tidak semua studi menunjukkan bahwa jangka paparan panjang mungkin memiliki karsinogenik efek. Hal ini terpisah dari risiko yang terkait dengan intensitas paparan tinggi yang sangat, yang dapat menyebabkan pemanasan dan membakar seperti sumber panas, dan bukan sifat unik microwave khusus.

Selama Perang Dunia II , ia mengamati bahwa individu-individu di jalur radiasi instalasi radar berpengalaman klik dan suara dengung dalam menanggapi radiasi microwave. Ini efek microwave pendengaran dianggap disebabkan oleh gelombang mikro menginduksi arus listrik di pusat pendengaran dari otak. Penelitian yang dilakukan oleh NASA pada tahun 1970 menunjukkan bahwa hal ini disebabkan oleh ekspansi termal di bagian telinga bagian dalam.

Ketika cedera dari paparan gelombang mikro terjadi, biasanya hasil dari pemanasan dielektrik diinduksi dalam tubuh. Paparan radiasi microwave dapat menghasilkan katarak oleh mekanisme ini, karena microwave pemanasan denatures protein dalam lensa kristal dari mata (dengan cara yang sama yang panas ternyata putih telur putih dan kabur) lebih cepat daripada lensa dapat didinginkan oleh struktur sekitarnya. Lensa dan kornea mata sangat rentan karena mereka tidak mengandung pembuluh darah yang dapat membawa pergi panas.  

 

Paparan terhadap dosis berat radiasi gelombang mikro (sebagai dari oven yang telah dirusak dengan untuk memungkinkan operasi bahkan dengan membuka pintu) dapat menghasilkan kerusakan akibat panas pada jaringan lain juga, sampai dengan dan termasuk serius luka bakar yang mungkin tidak langsung jelas karena kecenderungan untuk microwave untuk memanaskan jaringan yang lebih dalam dengan kadar air yang lebih tinggi.

 

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave