ไมโครเวฟ - พื้นฐานการใช้งานและผลกระทบ

ไมโครเวฟคืออะไร?

ไมโครเวฟหมายถึงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ระหว่าง 300MHz ถึง 300GHz ในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ไมโครเวฟมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับคลื่นที่ใช้ในวิทยุกระจายเสียง ช่วงของพวกมันอยู่ระหว่างคลื่นวิทยุและคลื่นอินฟราเรด ไมโครเวฟเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและจะได้รับผลกระทบเล็กน้อยจากโทรโพสเฟียร์ พวกเขาไม่ต้องการสื่อใด ๆ ในการเดินทาง โลหะจะสะท้อนคลื่นเหล่านี้ อโลหะเช่นแก้วและอนุภาคบางส่วนโปร่งใสกับคลื่นเหล่านี้

ไมโครเวฟเหมาะสำหรับ การส่งสัญญาณแบบไร้สาย ของการมีแบนด์วิดท์ที่ใหญ่ขึ้น ไมโครเวฟมักใช้ในการสื่อสารผ่านดาวเทียมสัญญาณเรดาร์โทรศัพท์และแอปพลิเคชันการนำทาง การใช้งานอื่น ๆ ที่ไมโครเวฟใช้คือการรักษาทางการแพทย์วัสดุอบแห้งและในครัวเรือนเพื่อเตรียมอาหาร

ในทางปฏิบัติเทคนิคไมโครเวฟมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวออกจากตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำที่ใช้กับคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ ทฤษฎีแบบกระจายและสายส่งเป็นวิธีการที่มีประโยชน์มากกว่าในการออกแบบและวิเคราะห์ แทนที่จะใช้สายเปิดและสายโคแอกเชียลที่ความถี่ต่ำกว่าจะใช้ท่อนำคลื่น และองค์ประกอบที่เป็นก้อนและวงจรที่ปรับแล้วจะถูกแทนที่ด้วยตัวสะท้อนโพรงหรือเส้นเรโซแนนซ์ แม้ในความถี่ที่สูงขึ้นซึ่งความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดของโครงสร้างที่ใช้ในการประมวลผลไมโครเวฟก็กลายเป็นเทคโนโลยีล่าสุดและใช้วิธีการทางทัศนศาสตร์ แหล่งไมโครเวฟกำลังสูงใช้หลอดสุญญากาศเฉพาะเพื่อสร้างไมโครเวฟ

การใช้งานและการใช้ไมโครเวฟ:

แอปพลิเคชันทั่วไปส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 1 ถึง 40 GHz ไมโครเวฟเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณไร้สาย (โปรโตคอล LAN ไร้สาย Ex- Bluetooth) ที่มีแบนด์วิดท์สูงกว่า ไมโครเวฟมักใช้ในระบบเรดาร์ซึ่งเรดาร์ใช้รังสีไมโครเวฟเพื่อตรวจจับช่วงระยะทางและลักษณะอื่น ๆ ของอุปกรณ์ตรวจจับและแอปพลิเคชันบรอดแบนด์มือถือ เทคโนโลยีไมโครเวฟใช้ในวิทยุสำหรับการกระจายเสียงและการส่งสัญญาณโทรคมนาคมเนื่องจากมีความยาวคลื่นเล็กคลื่นทิศทางสูงจึงมีขนาดเล็กกว่าและใช้งานได้จริงมากกว่าที่จะเป็นที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (ความถี่ต่ำกว่า) ก่อนที่จะมีการส่งผ่านไฟเบอร์ โดยทั่วไปไมโครเวฟมักใช้ในโทรศัพท์สำหรับการสื่อสารทางไกล

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

การใช้งานอื่น ๆ อีกมากมายที่ไมโครเวฟใช้เป็นวิธีการรักษาทางการแพทย์การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟใช้สำหรับการอบแห้งและการบ่มผลิตภัณฑ์และในครัวเรือนสำหรับการเตรียมอาหาร (เตาอบไมโครเวฟ)

การใช้ไมโครเวฟ - เตาอบไมโครเวฟ:

เตาอบไมโครเวฟมักใช้ในการปรุงอาหารโดยไม่ใช้น้ำ ไมโครเวฟพลังงานสูงจะหมุนโมเลกุลของน้ำไขมันและน้ำตาลของอาหารที่มีขั้ว การหมุนนี้ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ส่งผลให้เกิดความร้อน กระบวนการนี้เรียกว่าการทำความร้อนแบบอิเล็กทริก การกระตุ้นด้วยไมโครเวฟเกือบจะสม่ำเสมอเพื่อให้อาหารร้อนขึ้นอย่างสม่ำเสมอ การปรุงอาหารในเตาอบไมโครเวฟทำได้รวดเร็วมีประสิทธิภาพและปลอดภัย

ไมโครเวฟ - เตาอบ - ชิ้นส่วน

เตาอบไมโครเวฟประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงที่ส่งผ่านพลังงานไปยังแมกนีตรอนห้องแมกนีตรอนหน่วยควบคุมแมกนีตรอนท่อนำคลื่นและห้องปรุงอาหาร พลังงานในเตาไมโครเวฟมีความถี่ 2.45 GHz มีความยาวคลื่น 12.24 ซม. ไมโครเวฟแพร่กระจายเป็นวัฏจักรสลับกันเพื่อให้โมเลกุลที่มีขั้ว (ปลายด้านหนึ่งเป็นบวกและอีกด้านหนึ่งเป็นลบ) เรียงตัวกันตามรอบการสลับ การจัดตำแหน่งตัวเองนี้ทำให้เกิดการหมุนของโมเลกุลที่มีขั้ว โมเลกุลที่มีขั้วหมุนจะชนโมเลกุลอื่นและทำให้เคลื่อนที่ได้ ความร้อนที่เกิดจากไมโครเวฟจะมีประสิทธิภาพมากกว่าหากเนื้อเยื่อมีปริมาณน้ำสูงเนื่องจากมีโมเลกุลของน้ำอิสระที่จะหมุนได้ ไขมันน้ำตาลน้ำแช่แข็ง ฯลฯ แสดงการให้ความร้อนแบบอิเล็กทริกน้อยเนื่องจากมีโมเลกุลของน้ำอิสระน้อย ไมโครเวฟจะปรุงอาหารส่วนด้านนอกก่อนแล้วจึงส่วนด้านในคล้ายกับการปรุงอาหารทั่วไปโดยใช้เปลวไฟ

ห้องปรุงอาหารของเตาอบไมโครเวฟเป็นกรงฟาราเดย์ที่ป้องกันไมโครเวฟรั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อม ประตูกระจกของเตาอบช่วยในการดูภายในเตาอบ กรงฟาราเดย์เช่นเดียวกับประตูได้รับการปกป้องอย่างดีโดยใช้ตาข่ายนำไฟฟ้าเพื่อป้องกัน รูพรุนในตาข่ายมีขนาดน้อยกว่าดังนั้นไมโครเวฟจึงไม่สามารถไหลผ่านตาข่ายได้ ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเตาอบไมโครเวฟนั้นสูงเนื่องจากเตาอบแปลงเพียงบางส่วนของ พลังงานไฟฟ้า . เตาอบทั่วไปใช้พลังงานไฟฟ้า 1100 เพื่อผลิตพลังงานไมโครเวฟ 700 วัตต์ 400 วัตต์ที่เหลือจะกระจายไปเป็นความร้อนในแมกนีตรอน ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมในการใช้งานส่วนประกอบอื่น ๆ ของเตาอบเช่นหลอดไฟมอเตอร์หมุนพัดลมระบายความร้อนเป็นต้น

วงไมโครเวฟ:

ไมโครเวฟพบได้ที่ส่วนปลายที่สูงกว่าของคลื่นวิทยุ แต่โดยทั่วไปแล้วจะแตกต่างจากคลื่นวิทยุตามเทคโนโลยีที่ใช้ ไมโครเวฟแบ่งออกเป็นแถบย่อยตามความยาวคลื่นซึ่งให้ข้อมูลที่แตกต่างกัน คลื่นความถี่ของไมโครเวฟมีดังนี้:

วงไมโครเวฟ

คลื่นความถี่ไมโครเวฟและช่วงความถี่

แอลแบนด์:

L แบนด์กำลังมีช่วงความถี่ระหว่าง 1 GHz ถึง 2 GHz และความยาวคลื่นในพื้นที่ว่างคือ 15 ซม. ถึง 30 ซม. ช่วงคลื่นเหล่านี้ใช้ในการนำทางโทรศัพท์มือถือระบบ GSM และในการใช้งานทางทหาร สามารถใช้วัดความชื้นในดินของป่าฝน

เอสแบนด์:

ไมโครเวฟ S-band มีช่วงความถี่ระหว่าง 2 GHz ถึง 4 GHz และช่วงความยาวคลื่น 7.5 ซม. ถึง 15 ซม. คลื่นเหล่านี้สามารถใช้ในบีคอนการนำทางการสื่อสารด้วยแสงและเครือข่ายไร้สาย

ซีแบนด์:

คลื่นแถบ C มีช่วงระหว่าง 4 GHz ถึง 8 GHz และความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 3.75 ซม. ถึง 7.5 ซม. ไมโครเวฟวง C จะเจาะก้อนฝุ่นควันหิมะและฝนเพื่อเผยให้เห็นพื้นผิวโลก ไมโครเวฟเหล่านี้สามารถใช้ในวิทยุโทรคมนาคมทางไกลได้

X-Band:

ช่วงความถี่สำหรับไมโครเวฟ S-band คือ 8 GHz ถึง 12 GHz โดยมีความยาวคลื่นระหว่าง 25 มม. ถึง 37.5 มม. คลื่นเหล่านี้ใช้ในการสื่อสารผ่านดาวเทียมการสื่อสารบรอดแบนด์เรดาร์การสื่อสารในอวกาศและสัญญาณวิทยุสมัครเล่น

การใช้งานเรดาร์โดยใช้ไมโครเวฟ

Ku-Band:

เครื่องวัดคลื่นสำหรับวัดในแถบ Ku

คลื่นเหล่านี้ครอบครองช่วงความถี่ระหว่าง 12 GHz ถึง 18 GHz และมีความยาวคลื่นระหว่าง 16.7 มม. ถึง 25 มม. “ Ku” หมายถึงควอตซ์อันเดอร์ คลื่นเหล่านี้ใช้ในการสื่อสารผ่านดาวเทียมเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานของคลื่นไมโครเวฟและสามารถกำหนดความเร็วและทิศทางของลมบริเวณชายฝั่งได้

K-Band และ Ka-Band:

ช่วงความถี่ของคลื่น K band อยู่ระหว่าง 18 GHz ถึง 26.5 GHz คลื่นเหล่านี้มีความยาวคลื่นระหว่าง 11.3 มม. ถึง 16.7 มม. สำหรับ Ka-band ช่วงความถี่คือ 26.5 GHz ถึง 40 GHz และครอบครองความยาวคลื่นระหว่าง 5 มม. ถึง 11.3 มม. คลื่นเหล่านี้ใช้ในการสื่อสารผ่านดาวเทียมการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์และเรดาร์ เรดาร์ในช่วงความถี่นี้ให้ข้อมูลระยะสั้นความละเอียดสูงและปริมาณข้อมูลสูงในอัตราการต่ออายุ

วีแบนด์:

แถบนี้คงไว้สำหรับการลดทอนสูง แอปพลิเคชันเรดาร์มีข้อ จำกัด สำหรับการใช้งานช่วงสั้น ๆ ช่วงความถี่ของคลื่นเหล่านี้คือ 50 GHz ถึง 75 GHz ความยาวคลื่นสำหรับไมโครเวฟเหล่านี้อยู่ระหว่าง 4.0 มม. ถึง 6.0 มม. มีวงดนตรีอื่น ๆ เช่น U, E, W, F, D และ P ที่มีความถี่สูงมากซึ่งใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆ

การแผ่รังสีไมโครเวฟและผลกระทบต่อสุขภาพ:

การแผ่รังสีเป็นพลังงานที่มาจากแหล่งกำเนิดและเดินทางผ่านสื่อหรืออวกาศบางแห่ง โดยทั่วไปการแผ่รังสี RF จะเกิดจากอุปกรณ์หลายชนิดเช่นเครื่องส่งสัญญาณโทรทัศน์และวิทยุเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำและเครื่องทำความร้อนอิเล็กทริก รังสีไมโครเวฟจะผลิตโดยอุปกรณ์เรดาร์เสาอากาศจานและเตาไมโครเวฟ

ผลของรังสีไมโครเวฟหลังโทรศัพท์

เนื่องจากรังสีไมโครเวฟอุณหภูมิของร่างกายอาจเพิ่มขึ้น มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความเสียหายจากความร้อนกับอวัยวะที่มีการควบคุมอุณหภูมิไม่ดีเช่นเลนส์ตา เนื่องจากพลังงานรังสีที่ร่างกายดูดซึมแตกต่างกันไปตามความถี่การวัดอัตราการดูดซึมจึงทำได้ยากมาก

5 ข้อดีของการใช้เทคโนโลยีไมโครเวฟ:

1. ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อสายเคเบิลใด ๆ
2. สามารถพกพาข้อมูลจำนวนมากได้เนื่องจากความถี่ในการทำงานสูง
3. เราสามารถเข้าถึงจำนวนช่องได้มากขึ้น
4. การซื้อที่ดินราคาประหยัด: หอคอยแต่ละหลังมีพื้นที่ขนาดเล็ก
5. สัญญาณความถี่สูง / ความยาวคลื่นสั้นต้องใช้เสาอากาศขนาดเล็ก

5 ข้อเสีย:

1. การลดทอนโดยวัตถุที่เป็นของแข็ง: นกฝนหิมะและหมอก
2. การสร้างหอคอยยาว ๆ มีราคาแพงมาก
3. สะท้อนจากพื้นผิวเรียบเช่นน้ำและโลหะ
4. แตกกระจาย (แยก) รอบวัตถุที่เป็นของแข็ง
5. หักเหด้วยบรรยากาศจึงทำให้ลำแสงที่ฉายออกไปจากเครื่องรับ

ตอนนี้คุณเข้าใจแนวคิดของไมโครเวฟและแอพพลิเคชั่นและเอฟเฟกต์จากบทความด้านบนแล้วดังนั้นหากคุณมีข้อสงสัยจากหัวข้อข้างต้นหรือเรื่องไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ ออกจากส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ:

• วงไมโครเวฟ By gstatic
• เครื่องวัดคลื่นสำหรับวัดในแถบ Ku By gstatic
• ผลของรังสีไมโครเวฟหลังโทรศัพท์โดย วิกิมีเดีย