Википедия

Микроволновое излучение

14 Июл, 2025 / 10:46

Микроволновое излучение (микроволны) — область спектра электромагнитного излучения с длинами волн от 1 м до 1 мм, соответствующими частотам от 300 МГц и до 300 ГГц соответственно. Различные источники используют разные диапазоны частот для микроволн; вышеупомянутое широкое определение включает диапазоны: УВЧ (дециметровые волны), СВЧ (сантиметровые волны) и КВЧ (миллиметровые волны). Более распространённое определение в радиотехнике — диапазон от 1 до 100 ГГц (длины волн от 0,3 м до 3 мм). Частоты микроволнового излучения часто обозначаются терминами IEEE для радиолокационных диапазонов: S, C, X, Ku, K или Ka диапазон или аналогичными обозначениями НАТО или ЕС.

image
Телекоммуникационная вышка с множеством тарелочных антенн для микроволновых ретрансляционных линий на , округ Вентура, Калифорния. Апертуры тарелок закрыты пластиковыми листами (кожухами) для защиты от влаги

Приставка микро- в словосочетании микроволновое излучение не предназначено для определения длины волны в микрометровом диапазоне. Скорее, это указывает на то, что микроволны «маленькие» (с более короткими длинами волн) по сравнению с радиоволнами, которые использовались до распространения микроволновой технологии. Границы между дальним инфракрасным диапазоном, областью терагерцового излучения, микроволнами и дециметровых радиоволн достаточно произвольна и используется по-разному в различных областях науки и технологии.

Микроволны распространяются в пределах прямой видимости; в отличие от низкочастотных радиоволн, они не дифрагируют вокруг холмов, не следуют за земной поверхностью, как поверхностные волны, и не отражаются от ионосферы, поэтому наземные микроволновые каналы связи ограничены визуальным горизонтом примерно до 64 км. В верхней части диапазона они поглощаются газами в атмосфере, ограничивая практическое расстояние связи примерно до километра. Микроволны широко используются в современных технологиях, например, в линиях связи точка-точка, беспроводных сетях, микроволновых радиорелейных сетях, радарах, спутниковой и космической связи, медицинской диатермии и лечении рака, дистанционном зондировании Земли, радиоастрономии, ускорителях частиц, спектроскопии, промышленном отоплении, системах предотвращения столкновений, устройствах открывания гаражных ворот и , а также для приготовления пищи в микроволновых печах.

Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел (в бытовых микроволновых печах — для разогрева продуктов, в промышленных — для термообработки металлов, в хирургии — при радиочастотной абляции вен; основным элементом здесь служит магнетрон), а также для радиолокации.

Электромагнитный спектр

Микроволны занимают область в электромагнитном спектре с частотой выше обычных радиоволн и ниже инфракрасного света:

Электромагнитный спектр
Имя Длина волны Частота (Гц) Энергия фотона (эВ)
Гамма-луч <0,02 нм > 15 ЭГц > 62,1 кэВ
Рентгеновский 0,01 нм — 10 нм 30 ЭГц — 30 ПГц 124 кэВ — 124 эВ
Ультрафиолетовый 10 нм — 400 нм 30 ПГц — 750 ТГц 124 эВ — 3 эВ
Видимый свет 390 нм — 750 нм 770 ТГц — 400 ТГц 3,2 эВ — 1,7 эВ
Инфракрасный 750 нм — 1 мм 400 ТГц — 300 ГГц 1,7 эВ — 1,24 мэВ
Микроволны 1 мм — 1 м 300 ГГц — 300 МГц 1,24 мэВ — 1,24 мкэВ
Радио 1 м — 100 км 300 МГц — 3 кГц 1,24 мкэВ — 12,4 фэВ

В описаниях электромагнитного спектра некоторые источники классифицируют микроволны как радиоволны, подмножество диапазона радиоволн, в то время как другие классифицируют микроволны и радиоволны как раздельные типы излучения. Это распространённое различие.

Поддиапазоны

Поддиапазоны СВЧ в различных системах обозначений различаются; используемые в спутниковой связи приведены в таблице.

Диапазоны частот
Название
диапазона 		Частотный диапазон, ГГц
в радиолокации в спутниковой связи
L 1,0—2,0
S 2,0—4,0
C 4,0—8,0 3,4—8,0
X 8,0—12,0 7,0—10,7
Ku 12,0—18,0 10,7—18,0
K 18,0—26,5 18,3—20,2; 27,5—31,5
Ka 26,5—40,0

Распространение

image
Атмосферное ослабление микроволн и дальнего инфракрасного излучения в сухом воздухе с уровнем конденсируемого водяного пара 0,001 мм. Глубокие провалы на графике соответствуют частотам, на которых микроволны поглощаются сильнее. Этот график включает диапазон частот от 0 до 1 ТГц; микроволны — поддиапазон в диапазоне от 0,3 до 300 ГГц

Микроволны распространяются только в прямой видимости, в отличие от низкочастотных радиоволн, они не распространяются как поверхностные волны, которые повторяют контур Земли и не отражаются от ионосферы (небесные волны). Хотя в нижнечастотном конце диапазона они могут проходить сквозь стены здания, сохраняя достаточную мощность сигнала для приёма, обычно требуют свободное пространство для ближней зоны приёма. Следовательно, на поверхности Земли микроволновые каналы связи ограничены визуальным горизонтом примерно 48—64 км. Микроволны поглощаются водяным паром и туманом в атмосфере и затухание увеличивается с увеличением частоты, становясь значительным фактором (поглощение излучения в дождевых каплях) на высокочастотном конце диапазона. Начиная примерно с 40 ГГц газы, входящие в состав воздуха, также начинают поглощать микроволны, поэтому выше этой частоты связь ограничивается несколькими километрами. Спектр поглощения в атмосфере имеет пики поглощения на определённых частотах (см. График справа). На частотах свыше 100 ГГц поглощение электромагнитного излучения атмосферой Земли настолько велико, что она фактически непрозрачна, и становится прозрачной в диапазоне частот инфракрасного и оптического окон прозрачности.

Тропосферное рассеяние

В пучке микроволнового излучения направленном под углом в небо, небольшое количество энергии будет хаотически рассеиваться, когда луч проходит через тропосферу. Чувствительный приёмник за горизонтом с узконаправленной антенной, направленной на эту область тропосферы, может принять сигнал. Этот метод связи использовался на частотах от 0,45 до 5 ГГц в системах связи с тропосферным рассеянием (тропосферное рассеяние) для связи за горизонтом на расстояниях до 300 км.

Антенны

image
Волновод используется для передачи микроволнового излучения. Пример волноводов и диплексера в РЛС управления воздушным движением

Короткие длины волн микроволнового излучения позволяют делать для портативных устройств очень маленькими, от 1 до 20 см в длину, поэтому микроволновые частоты широко используются для беспроводных устройств, таких как сотовые телефоны, и доступ к беспроводным локальным сетям (Wi-Fi) для ноутбуков и наушников Bluetooth. Используемые антенны включают короткие штыревые антенны, антенны «резиновая утка», антенны Герца, патч-антенны и всё чаще используются инвертированные F-антенны с печатной схемой (PIFA), используемые в сотовых телефонах.

Их короткая длина волны также позволяет создавать узкие пучки микроволнового излучения с помощью удобных небольших антенн с высоким коэффициентом усиления от полуметра до 5 м в диаметре. Поэтому микроволны используются для каналов связи точка-точка и для радаров. Преимущество узких направленных лучей состоит в том, что они не создают помех соседнему оборудованию, использующему ту же частоту, что позволяет повторно использовать частоту соседними передатчиками. Параболические (тарелочные) антенны являются наиболее широко используемыми направленными антеннами на микроволновых частотах, но также используются рупорные антенны, щелевые антенны и диэлектрические линзовые антенны. Плоские микрополосковые антенны всё чаще используются в потребительских устройствах. Другим типом направленной антенны, применяемой на микроволновых частотах, является фазированная антенная решётка, которая представляет собой матрицу антенн, управляемую компьютером, создающая луч, который можно направлять управляемым способом в разных направлениях.

Линии передачи, которые используются для передачи низкочастотных радиоволн к антеннам и от них, такие как коаксиальный кабель и параллельные проводные линии, имеют чрезмерные потери мощности на микроволновых частотах, поэтому, когда требуется низкое затухание, микроволны передаются по металлическим трубам, называемым волноводами. Из-за высокой стоимости и требований к техническому обслуживанию волноводных участков во многих СВЧ-антеннах выходной каскад передатчика или ВЧ-вход приёмника расположен на антенне.

Устройство и анализ

Термин микроволны также имеет более техническое значение в электромагнетизме и теории цепей. Аппаратура и методы можно качественно описать как «микроволновые», когда длины волн сигналов примерно такие же, как и размеры схемы, так что теория схем с сосредоточенными элементами неприменима, и вместо этого более полезны модели с распределёнными элементами и теория линий передачи для проектирования и анализа.

Как следствие, в практических СВЧ-схемах обычно отходят от дискретных резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, используемых с низкочастотными радиоволнами. Открытые и коаксиальные линии передачи, используемые на более низких частотах, заменяются волноводами и полосковыми линиями, а схемы с сосредоточенными элементами заменяются объёмными резонаторами или резонансными шлейфами. В свою очередь, на ещё более высоких частотах, когда длина волны электромагнитных волн становится мала по сравнению с размером структур, используемых для их обработки, микроволновые методы становятся неадекватными, и используются методы оптики.

СВЧ-источники

image
Разобранный полицейский радар для измерения скорости. Серый узел, прикреплённый к концу рупорной антенны медного цвета, представляет собой диод Ганна, который генерирует микроволны

В мощных микроволновых источниках используются специальные вакуумные лампы для генерации микроволн. Эти устройства работают на принципах, отличных от низкочастотных вакуумных ламп, используя баллистическое движение электронов в вакууме под действием управляющих электрических или магнитных полей и включают в себя магнетрон (используемый в микроволновых печах), клистрон, лампу бегущей волны (ЛБВ) и гиротрон. Эти устройства работают в режиме модуляции плотности, а не в режиме модуляции тока. Это означает, что они работают на основе сгустков электронов, пролетающих через них баллистически (без столкновений), а не на использовании непрерывного потока электронов.

В источниках микроволнового излучения малой мощности используются твердотельные устройства, такие, как полевой транзистор (по крайней мере, на более низких частотах), туннельные диоды, диоды Ганна и . Источники с низким энергопотреблением доступны в виде настольных инструментов, инструментов для монтажа в стойку, встраиваемых модулей и в формате на уровне карты. Мазер — твердотельное устройство, которое усиливает микроволны, используя принципы, аналогичные принципам лазера, который усиливает световые волны более высокой частоты.

Все тёплые объекты излучают малоинтенсивное микроволновое излучение чёрного тела в зависимости от их температуры, поэтому в метеорологии и дистанционном зондировании микроволновые радиометры используются для измерения температуры объектов или местности. Солнце и другие астрономические радиоисточники, такие как Кассиопея А, излучают микроволновое излучение, которое несёт информацию об их составе, который изучается радиоастрономами с помощью приёмников, называемых радиотелескопами. Космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR), например, представляет собой слабый микроволновый шум, заполняющий пустое пространство, который является основным источником информации по космологической теории происхождения Вселенной, касающейся Большого взрыва.

Использование микроволнового излучения

Микроволновая технология широко используется для связи точка-точка (то есть не радиовещания). Микроволны особенно подходят для этого использования, поскольку они легче фокусируются в более узкие лучи, чем радиоволны, что позволяет повторно использовать частоту; их сравнительно более высокие частоты обеспечивают широкую полосу пропускания и высокие скорости передачи данных, а размеры антенн меньше, чем на более низких частотах, поскольку размер антенны обратно пропорционален передаваемой частоте. Микроволны используются для связи на космических кораблях, и большая часть мировых данных, телевидения и телефонной связи передаётся на большие расстояния с помощью микроволн между наземными станциями и спутниками связи. Микроволны также используются в микроволновых печах и в радиолокационной технике.

Коммуникация

image
Спутниковая тарелка в доме, принимающая спутниковое телевидение в диапазоне Ku 12—14 ГГц от спутника прямого радиовещания на геостационарной орбите на высоте 35 700 км над Землёй

До появления оптоволоконной передачи большинство междугородних телефонных звонков осуществлялось через сети микроволновых радиорелейных линий, которыми управляют такие операторы, как AT&T Long Lines. Начиная с начала 1950-х годов мультиплексирование с частотным разделением использовалось для передачи до 5400 телефонных каналов по каждому микроволновому радиоканалу, при этом до десяти радиоканалов объединялись в одну антенну для перехода к следующему узлу, расположенному на расстоянии до 70 км.

Протоколы беспроводной локальной сети, такие как Bluetooth и спецификации 802.11, используемые для Wi-Fi, также используют микроволны в 2,4 ГГц ISM-диапазона, хотя 802.11a использует диапазон ISM и частоты U-NII в диапазоне 5 ГГц. Лицензионная дальнобойность (примерно до 25 км) для услуги беспроводного доступа в Интернет использовались почти десять лет во многих странах при 3,5—4,0 ГГц. FCC выделила частоты для операторов, которые хотят предлагать услуги в этом диапазоне в США с акцентом на 3,65 ГГц. Десятки поставщиков услуг по всей стране получают или уже получили от FCC лицензии на работу в этом диапазоне. Предлагаемые услуги WIMAX, которые могут быть реализованы на 3,65 ГГц, предоставит бизнес-клиентам ещё один вариант подключения.

Протоколы городских сетей (MAN), такие как WiMAX, основаны на таких стандартах, как IEEE 802.16, рассчитанные на работу от 2 до 11 ГГц. Коммерческие реализации находятся в диапазонах 2,3 ГГц, 2,5 ГГц, 3,5 ГГц и 5,8 ГГц.

Протоколы мобильного широкополосного беспроводного доступа (MBWA), основанные на спецификациях стандартов, таких как IEEE 802.20 или ATIS/ANSI HC-SDMA (например, iBurst), работают в диапазоне от 1,6 до 2,3 ГГц, чтобы обеспечить мобильность и характеристики проникновения излучения в здания, аналогичные мобильным телефонам, но с гораздо большей спектральной эффективностью.

Некоторые сети мобильной связи, такие как , используют низкие частоты СВЧ/высокие УВЧ около 1,8 и 1,9 ГГц в США и в других странах, соответственно. DVB-SH и S-DMB используют диапазон от 1,452 до 1,492 ГГц, в то время как в США используется проприетарное или несовместимое спутниковое радио около 2,3 ГГц для .

Микроволновое радио используется в радиовещании и телекоммуникациях, потому что из-за своей короткой длины волны высоконаправленные антенны меньше и, следовательно, более практичны, чем они были бы на более длинных волнах (более низких частотах). Кроме того, в микроволновом спектре доступна более широкая полоса, чем в остальном радиоспектре; полезная пропускная способность ниже 300 МГц меньше 300 МГц, в то время как многие ГГц могут использоваться полосу больше, чем 300 МГц. Обычно микроволны используются в телевизионных новостях для передачи сигнала из удалённого места на телевизионную станцию из специально оборудованного фургона.

Большинство систем спутниковой связи работает в диапазонах C, X, Ka или Ku микроволнового спектра. Эти частоты обеспечивают широкую полосу пропускания, избегая переполненных частот УВЧ и оставаясь ниже частот КВЧ, при которых сильно атмосферное поглощение. Спутниковое телевидение работает либо в диапазоне C для традиционной фиксированной спутниковой службы с , либо в диапазоне Kuдля прямого вещания со спутника. Военная связь осуществляется в основном по каналам связи X или Ku, при этом диапазон K используется для Milstar.

Навигация

Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), включающие китайскую Бэйдоу, американскую систему глобального позиционирования (введена в 1978 году) и российскую систему ГЛОНАСС, транслируют навигационные сигналы в различных диапазонах между примерно 1,2 ГГц и 1,6 ГГц.

Радар

image
Параболическая антенна (нижняя кривая поверхность) ASR-9, излучает узкий вертикальный веерообразный луч шириной 2,7—2,9 ГГц (диапазон S) для обнаружения самолётов в воздушном пространстве вокруг аэропорта

Радар — устройство для радиолокации, которое использует луч радиоволн, излучаемый передатчиком и измеряет отражённый от объекта сигнал, позволяя определить местоположение, дальность, скорость и другие характеристики объекта. Короткая длина волны микроволн вызывает сильные отражения от объектов размером с автомобили, корабли и самолёты. Кроме того, на этих длинах волн антенны с высоким коэффициентом усиления, такие как параболические антенны, которые требуются для получения узкого луча, необходимой для точного определения местоположения объектов, малы по размерам, что позволяет быстро поворачивать их для сканирования объектов. Следовательно, микроволновые частоты являются основными частотами, используемыми в радарах. Микроволновый радар широко используется в таких приложениях, как управление воздушным движением, прогнозирование погоды, навигация судов и обеспечение соблюдения ограничений скорости. Радары дальнего действия используют более низкие микроволновые частоты, поскольку в верхнем конце диапазона атмосферное поглощение ограничивает диапазон, но миллиметровые волны используются для радаров ближнего действия, таких как системы предотвращения столкновений.

Радиоастрономия

image
Некоторые из тарелочных антенн радиотелескопа Atacama Large Millimeter Array (ALMA), расположенного на севере Чили. Он детекрирует микроволны в диапазоне миллиметровых волн, 31—1000 ГГц
image
Карты космического микроволнового фонового излучения, демонстрирующие улучшенное разрешение, которое было достигнуто с помощью более совершенных микроволновых радиотелескопов

Микроволны, излучаемые астрономическими радиоисточниками; такими как планеты, звёзды, галактики и туманности изучаются в радиоастрономии с помощью больших тарелочных антенн, называемых радиотелескопами. Помимо приёма естественного микроволнового излучения, радиотелескопы использовались в активных радиолокационных экспериментах, для экспериментов с отражением микроволн от планет Солнечной системы, где определялись расстояния до Луны или наносилась на карту невидимая поверхность Венеры через облачный покров.

Недавно завершённый микроволновый радиотелескоп — Большая миллиметровая антенная решётка в Атакаме, расположенный на высоте более 5000 метров в Чили, исследует Вселенную в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. На сегодняшний день это крупнейший в мире проект в области наземной астрономии. Он состоит из более чем 66 тарелок и был построен при международном сотрудничестве Европы, Северной Америки, Восточной Азии и Чили.

Основным направлением микроволновой радиоастрономии в последнее время стало картирование космического микроволнового фонового излучения (CMBR), открытого в 1964 году радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном. Это слабое фоновое излучение, которое заполняет Вселенную и практически одинаково во всех направлениях, представляет собой «реликтовое излучение», оставшееся от Большого взрыва, и является одним из немногих источников информации об условиях в ранней Вселенной. Из-за расширения и сопутствующего охлаждения Вселенной первоначально высокоэнергетическое излучение сместилось в микроволновую область радиоспектра. Достаточно чувствительные радиотелескопы могут обнаруживать реликтовое излучение как слабый сигнал, не связанный с какой-либо звездой, галактикой или каким-либо другим объектом.

Нагревательные и энергетические приложения

image
Маленькая микроволновая печь на кухонном столе
image
Микроволновое излучение широко используются для нагрева в промышленных процессах. Туннельная микроволновая печь для размягчения пластиковых стержней перед экструзией

Микроволновая печь пропускает микроволновое излучение с частотой около 2,45 ГГц через пищу, вызывая диэлектрический нагрев в первую очередь за счёт поглощения энергии молекулами воды. Микроволновые печи стали обычным кухонным оборудованием в западных странах в конце 1970-х годов, после разработки менее дорогих резонаторных магнетронов. Вода в жидком состоянии обладает множеством молекулярных взаимодействий, которые расширяют пик поглощения. В паровой фазе изолированные молекулы воды поглощают излучение около 22 ГГц, что почти в десять раз больше частоты микроволновой печи.

Микроволновое излучение используется в промышленных процессах для сушки и отверждения продуктов.

Многие технологические процессы обработки полупроводников используют микроволны для генерации плазмы для таких целей, как реактивное ионное травление и химическое осаждение из паровой фазы (PECVD).

Микроволны используются в стеллараторах и экспериментальных термоядерных реакторах токамаков, для превращения газа в плазму и нагрева её до очень высоких температур. Частота настроена на циклотронный резонанс электронов в магнитном поле, где-то между 2—200 ГГц, поэтому его часто называют электронно-циклотронным резонансным нагревом (ЭЦРН). Строящийся термоядерный реактор ИТЭР будет использовать 170 ГГц излучатели с мощностью до 20 МВт.

Микроволны могут использоваться для передачи энергии на большие расстояния, и после Второй мировой войны были проведены исследования для изучения такой возможности. В 1970-х и начале 1980-х годов НАСА работало над исследованием возможностей использования спутниковых систем на солнечной энергии (SPS) с большими солнечными батареями, которые передавали бы энергию на поверхность Земли с помощью микроволн.

Существует менее смертоносное оружие, использующее миллиметровые волны для нагрева тонкого слоя человеческой кожи до невыносимой температуры, чтобы заставить человека уйти. Двухсекундная очередь сфокусированного луча с частотой 95 ГГц нагревает кожу до температуры 54 °С на глубине 0,4 мм. Военно-воздушные силы и морская пехота США в настоящее время используют этот тип системы активного отказа в стационарных установках.

Спектроскопия

Микроволновое излучение используется в спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР или ЭПР), обычно в области X-диапазона (около 9 ГГц) в сочетании с магнитными полями 0,3 Тл. Этот метод предоставляет информацию о неспаренных электронах в химических соединениях, таких как свободные радикалы или ионы переходных металлов, таких как Cu (II). Микроволновое излучение также используется для вращательной спектроскопии и может быть объединено с электрохимией, для электрохимии, усиленной микроволновым излучением.

Диапазоны микроволновых частот

Полосы частот в микроволновом спектре обозначены буквами. Однако, существует несколько несовместимых систем обозначения диапазонов, и даже внутри системы частотные диапазоны, соответствующие некоторым буквам, несколько различаются между различными областями применения. Буквенная система возникла во время Второй мировой войны в сверхсекретной американской классификации диапазонов, используемых в радиолокационных установках; это источник самой старой буквенной системы, радиолокационных диапазонов IEEE. Один набор микроволновых диапазонов, обозначенных Радиообществом Великобритании (RSGB), представлен в таблице ниже:

Полосы частот СВЧ
Обозначение Частотный диапазон Диапазон длин волн Типичное использование
L группа 1—2 ГГц 15—30 см Военная телеметрия, GPS, мобильные телефоны (GSM), любительское радио
Группа S 2—4 ГГц 7,5—15 см Метеорологический радар, радар для надводных кораблей, некоторые спутники связи, микроволновые печи, микроволновые устройства / средства связи, радиоастрономия, мобильные телефоны, беспроводная локальная сеть, Bluetooth, ZigBee, GPS, любительское радио
Группа C 4—8 ГГц 3,75—7,5 см Междугородная радиосвязь
Группа X 8—12 ГГц 25—37,5 мм Спутниковая связь, радар, наземная широкополосная связь, космическая связь, любительское радио, молекулярная вращательная спектроскопия
Группа KU 12—18 ГГц 16,7—25 мм Спутниковая связь, молекулярная вращательная спектроскопия
Группа K 18—26,5 ГГц 11,3—16,7 мм Радар, спутниковая связь, астрономические наблюдения, автомобильный радар, молекулярная вращательная спектроскопия
Группа Ka 26,5—40 ГГц 5,0—11,3 мм Спутниковая связь, молекулярная вращательная спектроскопия
Диапазон Q 33—50 ГГц 6,0—9,0 мм Спутниковая связь, наземная микроволновая связь, радиоастрономия, автомобильный радар, молекулярная вращательная спектроскопия
Группа U 40—60 ГГц 5,0—7,5 мм
Группа V 50—75 ГГц 4,0—6,0 мм Радиолокационные исследования миллиметрового диапазона, вращательная спектроскопия молекул и другие виды научных исследований
Группа W 75—110 ГГц 2,7—4,0 мм Спутниковая связь, исследования радаров миллиметрового диапазона, военные радиолокационные системы наведения и слежения, а также некоторые невоенные приложения, автомобильные радары
Группа F 90—140 ГГц 2,1—3,3 мм СВЧ-передачи: радиоастрономия, микроволновые устройства / средства связи, беспроводная локальная сеть, самые современные радары, спутники связи, спутниковое телевизионное вещание, DBS, любительское радио.
Группа D 110—170 ГГц 1,8—2,7 мм КВЧ-передачи: радиоастрономия, высокочастотное микроволновое радиорелейное устройство, микроволновое дистанционное зондирование, любительское радио, оружие направленной энергии, сканер миллиметровых волн.

Существуют и другие определения.

Для частот УВЧ ниже L-диапазона иногда используется термин P-диапазон, но теперь он устарел согласно IEEE Std 521.

Когда во время Второй мировой войны впервые были разработаны радары для диапазона K, не было известно, что существует соседняя полоса поглощения (из-за водяного пара и кислорода в атмосфере). Чтобы избежать этой проблемы, исходная полоса K была разделена на нижнюю Ku и верхнюю Ka полосы.

Измерение частоты микроволн

image
для измерения в диапазоне Ku

Частоту микроволн можно измерить электронными или механическими методами.

Можно использовать счётчики частоты или высокочастотные гетеродины. Здесь неизвестная частота сравнивается с гармониками известной более низкой частоты с использованием низкочастотного генератора, генератора гармоник и смесителя. Точность измерения ограничена точностью и стабильностью опорного источника.

Механические методы требуют настраиваемого резонатора, такого как , у которого известна связь между физическим размером и частотой.

В лабораторных условиях можно использовать для прямого измерения длины волны на линии передачи, состоящей из параллельных проводов, после чего можно определить частоту. Аналогичный метод заключается в использовании волновода с прорезями или коаксиальной линии с прорезями для прямого измерения длины волны. Эти устройства, которые называются измерительная линия, состоят из зонда, вводимого в линию через продольную прорезь, так что зонд может свободно перемещаться вверх и вниз по линии. Измерительные линии предназначены в первую очередь для измерения коэффициента стоячей волны по напряжению линии. Однако при наличии стоячей волны их также можно использовать для измерения расстояния между узлами, которое равно половине длины волны. Точность этого метода ограничена определением местоположения узлов.

Влияние на здоровье

См. также: Инфразвуковое оружие

Микроволны — неионизирующее излучение, что означает, что микроволновые фотоны не содержат достаточной энергии для ионизации молекул или разрыва химических связей или повреждения ДНК, в отличие от ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи или ультрафиолетовое излучение. Слово «излучение» относится к энергии, исходящей от источника, а не к радиоактивности. Основной эффект поглощения микроволн — нагрев материалов; электромагнитные поля заставляют полярные молекулы колебаться или вращаться. Не известно о том, что микроволны (или другое неионизирующее электромагнитное излучение) оказывают значительное неблагоприятное биологическое воздействие при низких интенсивностях. Некоторые, но не все исследования показывают, что длительное воздействие может иметь канцерогенный эффект.

Во время Второй мировой войны было замечено, что люди на пути излучения радарных установок слышали щелчки и жужжащие звуки как результат воздействия микроволнового излучения. Исследования НАСА в 1970-х годах показали, что это вызвано тепловым расширением частей внутреннего уха. В 1955 году доктор Джеймс Лавлок смог реанимировать крыс, охлаждённых до 0—1 °C, с использованием микроволновой диатермии.

Когда возникает травма от воздействия микроволн, это обычно происходит в результате диэлектрического нагрева тела. Воздействие микроволнового излучения может вызвать катаракту по этому механизму, потому что микроволновое нагревание денатурирует белки в хрусталике глаза (так же, как тепло делает яичный белок непрозрачным). Хрусталик и роговица глаза особенно уязвимы, потому что в них нет кровеносных сосудов, которые могут отводить тепло. Воздействие высоких доз микроволнового излучения (например, от духовки, которая была взломана, чтобы позволить работать даже с открытой дверцей) может вызвать тепловое повреждение и других тканей, вплоть до серьёзных ожогов, которые могут быть не сразу очевидны из-за способности микроволн нагревать более глубокие ткани с более высоким содержанием влаги.

провела исследование своего здоровья, животных и других людей под воздействием микроволн, от которых они чувствовали тепло или даже начинали потеть и чувствовать себя довольно некомфортно. Она не обнаружила никаких неблагоприятных последствий для здоровья, кроме тепла.

История

Оптика Герца

Микроволны были впервые созданы в 1890-х годах в некоторых из самых ранних радиоэкспериментов физиками, которые считали их формой «невидимого света». Джеймс Клерк Максвелл в своей теории электромагнетизма 1873 года, которая основывается на уравнениях Максвелла, предсказал, что переменные электрическое и магнитное поля могут перемещаться в пространстве в виде электромагнитных волн, и предположил, что свет состоит из коротковолновых электромагнитных волн. В 1888 году немецкий физик Генрих Герц первым продемонстрировал существование радиоволн, используя примитивный радиопередатчик с искровым разрядником. Герц и другие ранние исследователи радио были заинтересованы в изучении сходства между радиоволнами и световыми волнами, чтобы проверить теорию Максвелла. Они сконцентрировались на создании коротковолновых радиоволн в диапазонах УВЧ и СВЧ, с помощью которых они могли дублировать классические оптические эксперименты в своих лабораториях, используя квазиоптические компоненты, такие как призмы и линзы из парафина, серы и пека, и проволочные дифракционные решётки для преломления и рассеивания радиоволны, как световых лучей. Герц создал волны до 450 МГц; его направленный передатчик 450 МГц состоял из 26 см латунной стержневой дипольной антенны с искровым разрядником между концами, подвешенным на фокальной линии параболической антенны, сделанной из изогнутого цинкового листа, питаемой импульсами высокого напряжения от индукционной катушки. Его исторические эксперименты продемонстрировали, что радиоволны, также как и свет, демонстрируют преломление, дифракцию, поляризацию, интерференцию и стоячие волны, доказывая, связь радиоволн и световых волн, которые являются формами электромагнитных волн Максвелла.

  • image
    Искровой передатчик Генриха Герца 450 МГц, 1888 г., состоял из 23 см диполя и искрового разрядника в фокусе параболического отражателя
  • image
    Джагадиш Чандра Бос в 1894 году был первым человеком, который создал миллиметровые волны; его искровой генератор (в коробке справа) генерировал 60 ГГц (5 мм) волны с использованием резонатора с металлическими шариками диаметром 3 мм
  • image
    Эксперимент по микроволновой спектроскопии Джона Амброуза Флеминга в 1897 году показал преломление микроволн 1,4 ГГц на парафиновой призме, дублирующие более ранние эксперименты Бозе и Риги
  • image
    Искровой генератор и приёмник Аугусто Риги 12 ГГц, 1895 г.
image
Искровой микроволновый передатчик (слева) и приёмник когерера (справа), использованные Гульельмо Маркони во время его экспериментов 1895 года, имели диапазон 6,5 км

Начиная с 1894 года индийский физик Джагдиш Чандра Бос провёл первые эксперименты с микроволнами. Он был первым человеком, который создал миллиметровые волны, генерируя частоты до 60 ГГц (5 миллиметр), используя искровой генератор с металлическим шариком 3 мм. Бозе также изобрёл волновод, рупорные антенны и детекторы на полупроводниковых кристаллах для использования в своих экспериментах. Независимо в 1894 году Оливер Лодж и Аугусто Риги экспериментировали с 1,5 и 12 ГГц микроволнами, соответственно, генерируемыми небольшими искровыми резонаторами с металлическими шариками. Русский физик Пётр Лебедев в 1895 г. создал миллиметровые волны 50 ГГц. В 1897 году лорд Рэлей решил математическую краевую задачу об электромагнитных волнах, распространяющихся через проводящие трубки и диэлектрические стержни произвольной формы, в которой указал режимы и частоту отсечки для микроволн, распространяющихся через волновод.

Однако поскольку распространение микроволн ограничено прямой видимостью, они не могли использоваться за пределами видимого горизонта, а низкая мощность искровых передатчиков, которые использовались тогда, ограничивала их практический диапазон до нескольких миль. Последующее развитие радиосвязи после 1896 года использовало более низкие частоты, которые могли распространяться за горизонт в виде поверхностных волн и отражаться от ионосферы в виде небесных волн, более детально микроволновые частоты в то время не исследовались.

Первые эксперименты по микроволновой связи

Практическое применение микроволновых частот не состоялось до 1940-х и 1950-х годов из-за отсутствия соответствующих источников, поскольку электронный генератор на триодной вакуумной лампе (лампе), используемый в радиопередатчиках, не мог генерировать частоты выше нескольких сотен мегагерц из-за чрезмерного времени прохождения электронов и межэлектродной ёмкости. К 1930-м годам были разработаны первые микроволновые вакуумные лампы малой мощности, работающие на новых принципах; и магнетрон с разъёмным анодом. Они могли генерировать несколько ватт мощности на частотах до нескольких гигагерц и использовались в первых экспериментах по микроволновой связи.

  • image
    Антенны 1931 года для опытов по радиорелейной связи через Ла-Манш на частоте 1,7 ГГц
  • image
    Экспериментальный передатчик 700 МГц в лабораториях Westinghouse в 1932 году передаёт голос на расстояние более мили
  • image
    Саутворт демонстрирует волновод на встрече Institute of Radio Engineers в 1938 году, показывает 1,5 ГГц волны, проходящие через гибкий металлический шланг длиной 7,5 м, регистрируемые диодным детектором
  • image
    Первая современная рупорная антенна в 1938 году изобретателем Уилмером Л. Барроу

В 1931 году англо-французский консорциум во главе с Андре Клавье продемонстрировал первую экспериментальную микроволновую ретрансляционную линию через Ла-Манш на 64 км между Дувром и Кале. Система передавала телефонные, телеграфные и факсимильные данные по двунаправленному каналу 1,7 ГГц с мощностью около полуватта, создаваемую миниатюрными в фокусе 3-метровой металлической тарелки.

Требовалось придумать слово, чтобы отличить эти новые более короткие длины волн, которые ранее были объединены в «коротковолновый» диапазон, что означало все волны короче 200 м. Термины квазиоптические волны и ультракороткие волны использовались какой-то период времени, но не получили широкого распространения. Первое использование слова «микроволна», по-видимому, произошло в 1931 году.

Радар

Разработка радара, в основном секретная, до и во время Второй мировой войны, привела к технологическим достижениям, которые сделали микроволны применимыми на практиктике. Длины волн в сантиметровом диапазоне были необходимы для того, чтобы маленькие радиолокационные антенны, которые были достаточно компактными, чтобы поместиться на самолётах, имели достаточно узкую ширину луча для локализации самолётов противника. Было обнаружено, что обычные линии передачи, используемые для передачи радиоволн, имеют чрезмерные потери мощности на микроволновых частотах, и из Bell Labs и из Массачусетского технологического института независимо изобрели волновод в 1936 году. Барроу изобрёл рупорную антенну в 1938 году как средство для эффективного излучения микроволн в волновод или из него. В микроволновом приёмнике требовался нелинейный компонент, который действовал бы как детектор и смеситель на этих частотах, поскольку электронные лампы имели слишком большую ёмкость. Чтобы удовлетворить этому требованию, исследователи возродили устаревшую технологию, точечный кристаллический детектор (детектор с «кошачьем усом»), который использовался в качестве демодулятора в кристаллических радиоприёмниках на рубеже веков до появления ламповых приёмников. Малая ёмкость полупроводниковых переходов позволяла им работать на сверхвысоких частотах. Первые современные кремниевые и германиевые диоды были разработаны как микроволновые детекторы в 1930-х годах, и принципах физики полупроводников, открытых во время разработки полупроводников, они привели к созданию полупроводниковой электроники после войны.

  • image
    Прототип магнетронной трубки с резонатором, созданный и в Университете Бирмингема, 1940 год. При использовании трубка устанавливалась между полюсами электромагнита
  • image
    Первая коммерческая клистронная трубка General Electric, 1940 г., разрезанная для демонстрации внутренней конструкции
  • image
    АН/ — радиолокатор воздушного перехвата 10 ГГц, используемый на американских и британских самолётах во время Второй мировой войны
  • image
    Мобильная микроволновая релейная станция армии США, 1945 г., демонстрирующая релейные системы, использующие частоты от 01, до 4,9 ГГц, который может передавать до 8 телефонных звонков по лучу

Первые мощные источники микроволнового излучения были изобретены в начале Второй мировой войны: клистрон — Расселом и Сигурдом Варианами из Стэнфордского университета в 1937 году, и магнетрон — Джоном Рэндаллом и из университета Бирмингема, Великобритания в 1940 году. Десятисантиметровый (3 ГГц) СВЧ-радар использовался на британских военных самолётах в конце 1941 года и, как оказалось, изменил правила игры. Решение Великобритании в 1940 году поделиться своей микроволновой технологией со своим союзником из США (миссия Тизард) значительно сократило войну. Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института, тайно созданная в Массачусетском технологическом институте в 1940 году для исследования радаров, дала большую часть теоретических знаний, необходимых для использования микроволн. Первые микроволновые релейные системы были разработаны вооружёнными силами союзников ближе к концу войны и использовались для защищённых сетей связи на поле боя на европейском театре военных действий.

После Второй мировой войны

image
Рупорная антенна C-диапазона в телефонном коммутационном центре в Сиэтле, принадлежащем сети микроволновых ретрансляторов Long Lines компании AT&T, построенной в 1960-х годах
image
Линзовая микроволновая антенна, используемая в радаре для зенитной ракеты 1954 года
image
Первая коммерческая микроволновая печь, Amana's , на кухне американского авианосца Саванна в 1961 году

После Второй мировой войны микроволны стали широко использоваться в коммерческих целях. Благодаря своей высокой частоте передатчики на их основе обладают очень большой пропускной способностью (пропускной способностью) информации; один микроволновый луч может передать десятки тысяч телефонных звонков. В 1950—1960-х годах в США и Европе были построены трансконтинентальные микроволновые ретрансляционные сети для обмена телефонными звонками между городами и распространения телевизионных программ. В новой промышленности телевизионного вещания, начиная с 1940-х микроволновые тарелки использовались для передачи транспортных каналов видео каналов с мобильных телевизионных станций обратно в студию, позволяя транслировать дистанционные телевизионные передачи. Первые спутники связи были запущены в 1960-х годах, которые ретранслировали телефонные звонки и телевидение между удалёнными друг от друга точками на Земле с помощью микроволновых лучей. В 1964 году Арно Пензиас и Роберт Вудро Вильсон, исследуя шум в спутниковой рупорной антенне в Bell Labs, , Нью-Джерси, обнаружили космическое микроволновое фоновое излучение.

Микроволновая РЛС стала центральной технологией, используемой в управлении воздушным движением, морской навигации, противовоздушной обороне, обнаружении баллистических ракет, а позже и во многих других областях. Радиолокационная и спутниковая связь послужили стимулом для разработки современных микроволновых антенн; параболической антенны (наиболее распространённый тип), антенны Кассегрена, линзовой антенны, щелевой антенны и фазированной антенной решётки.

Способность коротких волн быстро нагревать материалы и готовить пищу была исследована в 1930-х годах И. Ф. Муромцевым в Westinghouse, а на Всемирной выставке в Чикаго в 1933 году продемонстрировал приготовление пищи с помощью 60-МГц радиопередатчика. В 1945 году Перси Спенсер, инженер, работавший над радаром в Raytheon, заметил, что микроволновое излучение магнетронного генератора расплавило шоколадный батончик в его кармане. Он исследовал приготовление пищи с помощью микроволн и изобрёл микроволновую печь, состоящую из магнетрона, излучающего микроволны в закрытую металлическую полость, содержащую пищу, которая была запатентована Raytheon 8 октября 1945 года. Из-за своей стоимости микроволновые печи изначально использовались на кухнях в учреждениях, но к 1986 году примерно 25 % домашних хозяйств в США имели такую. Микроволновой нагрев стал широко использоваться в качестве промышленного процесса в таких отраслях, как производство пластмасс, а также в качестве лечебного средства для уничтожения раковых клеток в микроволновой гипертермии.

Лампа бегущей волны (ЛБВ), разработанная в 1943 году Рудольфом Компфнером и Джоном Пирсом, обеспечила мощный перестраиваемый источник микроволн до 50 ГГц, и стала наиболее широко используемой микроволновой лампой, помимо повсеместно используемого в микроволновых печах магнетрона. Семейство гиротронных трубок, разработанное в Советском Союзе, может генерировать микроволны мегаваттной мощности до частот миллиметрового диапазона и используется в промышленном нагреве и исследованиях плазмы, а также для питания ускорителей частиц и ядерных термоядерных реакторов.

Твердотельные микроволновые устройства

image
СВЧ-генератор, состоящий из диода Ганна внутри объёмного резонатора, 1970-е годы
image
Современный радар для измерения скорости. На правом конце медной рупорной антенны находится диод Ганна (серая сборка), который генерирует микроволны

Развитие полупроводниковой электроники в 1950-х годах привело к появлению первых твердотельных микроволновых устройств, которые работали по новому принципу; отрицательное дифференциальное сопротивление (некоторые из довоенных микроволновых ламп также использовали отрицательное дифференциальное сопротивление). Генератор обратной связи и двухпортовые усилители, которые использовались на более низких частотах, стали нестабильными на микроволновых частотах, а генераторы на основе отрицательного дифференциального сопротивления и усилители на основе однопортовых устройств, таких как диоды, работали лучше.

Туннельный диод, изобретённый в 1957 году японским физиком Лео Эсаки, мог генерировать несколько милливатт микроволновой мощности. Его изобретение положило начало поиску полупроводниковых устройств с отрицательным дифференциальным сопротивлением для использования в качестве микроволновых генераторов, что привело к изобретению лавинно-пролётного диода в 1956 году У. Т. Ридом и Ральфом Л. Джонстоном и диода Ганна в 1962 году Дж. Б. Ганном. Сегодня диоды являются наиболее широко используемыми микроволновыми источниками. Были разработаны два малошумящих полупроводниковых усилителя СВЧ с отрицательным дифференциальным сопротивлением; рубиновый мазер, изобретённый в 1953 году Чарльзом Х. Таунсом, и Х. Дж. Зейгером, и варакторный параметрический усилитель, разработанный в 1956 году Марионом Хайнсом. Они использовались для малошумящих микроволновых приёмников в радиотелескопах и наземных спутниковых станциях. Мазер привёл к разработке атомных часов, которые отсчитывают время, используя точную микроволновую частоту, излучаемую атомами при переходе электрона между двумя энергетическими уровнями. Схемы усилителей с отрицательным дифференциальным сопротивлением потребовали изобретения новых волноводных компонентов, таких как циркуляторы, изоляторы и направленные ответвители. В 1969 году Курокава вывел математические условия устойчивости цепей с отрицательным дифференциальным сопротивлением, которые легли в основу конструкции микроволнового генератора.

Микроволновые микросхемы

image
Микрополосковая схема диапазона k u, используемая в спутниковой тарелке

До 1970-х годов СВЧ-устройства и схемы были громоздкими и дорогими, поэтому СВЧ-частоты обычно ограничивались выходным каскадом передатчиков и ВЧ-входом приёмников, а сигналы гетеродинировались до более низкой промежуточной частоты для обработки. В период с 1970-х годов по настоящее время были разработаны крошечные недорогие активные твердотельные микроволновые компоненты, которые могут быть установлены на печатных платах, что позволяет схемам выполнять значительную обработку сигналов на микроволновых частотах. Это сделало возможным спутниковое телевидение, кабельное телевидение, устройства GPS и современные беспроводные устройства, такие как смартфоны, Wi-Fi и Bluetooth, которые подключаются к сетям с помощью микроволн.

Микрополосковая линия передачи, используемая на микроволновых частотах, была изобретена с помощью печатных схем в 1950-х годах. Возможность дёшево изготавливать широкий спектр форм на печатных платах позволила создавать микрополосковые версии конденсаторов, катушек индуктивности, резонансных шлейфов, разветвителей, направленных ответвителей, диплексеров, фильтров и антенн, что позволило проектировать компактные микроволновые схемы.

Транзисторы, работающие на сверхвысоких частотах, были разработаны в 1970-х годах. Полупроводниковый арсенид галлия (GaAs) имеет гораздо более высокую подвижность электронов, чем кремний, поэтому устройства, изготовленные из этого материала, могут работать с частотой в 4 раза выше, чем аналогичные устройства из кремния. Начиная с 1970-х годов GaAs использовался для создания первых микроволновых транзисторов и, с тех пор, он доминирует в сверхвысокочастотных полупроводниках. MESFET (), высокочастотные полевые транзисторы на основе GaAs, использующие переходы Шоттки для затвора разрабатывались, начиная с 1968 года, и достигли частоты отсечки 100 ГГц, и в настоящее время являются наиболее широко используемыми активными микроволновыми устройствами. Ещё одно семейство транзисторов с более высоким пределом частоты — HEMT (транзистор с высокой подвижностью электронов), полевой транзистор, сделанный из двух разных полупроводников, AlGaAs и GaAs, с использованием технологии гетероперехода и аналогичный HBT ().

GaAs может быть полуизолирующим, что позволяет использовать его в качестве подложки, на которой электронные схемы, содержащие пассивные компоненты, а также транзисторы, можно изготовить методом литографии. К 1976 году это привело к появлению первых интегральных схем (ИС), которые работали на микроволновых частотах, названных микровоновыми монолитными интегральными схемами (MMIC). Слово «монолитный» было добавлено, чтобы отличить их от микрополосковых печатных плат, которые назывались «микроволновыми интегральными схемами» (MIC). С тех пор также были разработаны кремниевые MMIC. Сегодня MMIC стали рабочими лошадками как аналоговой, так и цифровой высокочастотной электроники, позволяя изготавливать однокристальные микроволновые приёмники, широкополосные усилители, модемы и микропроцессоры.

Примечания

  1. Hitchcock, R. Timothy. Radio-frequency and Microwave Radiation. — American Industrial Hygiene Assn., 2004. — P. 1. — ISBN 978-1931504553. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  2. Kumar, Sanjay. Concepts and Applications of Microwave Engineering. — PHI Learning Pvt. Ltd, 2014. — P. 3. — ISBN 978-8120349353. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  3. Jones, Graham A. National Association of Broadcasters Engineering Handbook, 10th Ed.. — Taylor & Francis, 2013. — P. 6. — ISBN 978-1136034107. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  4. Sorrentino, R. and Bianchi, Giovanni (2010) Microwave and RF Engineering Архивная копия от 8 мая 2020 на Wayback Machine, John Wiley & Sons, p. 4, ISBN 047066021X.
  5. Pozar, David. Microwave engineering. — Hoboken, NJ : Wiley, 2012. — ISBN 0470631554.
  6. Covidien ClosureRFG. venefit.covidien.com. Дата обращения: 19 мая 2016. Архивировано 18 ноября 2015 года.
  7. Seybold, John S. Introduction to RF Propagation. — John Wiley and Sons, 2005. — P. 55—58. — ISBN 978-0471743682. Архивная копия от 16 апреля 2021 на Wayback Machine
  8. Golio, Mike. RF and Microwave Passive and Active Technologies / Mike Golio, Janet Golio. — CRC Press, 2007. — P. I.2—I.4. — ISBN 978-1420006728. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  9. Karmel, Paul R. Introduction to Electromagnetic and Microwave Engineering / Paul R. Karmel, Gabriel D. Colef. — John Wiley and Sons, 1998. — P. 1. — ISBN 9780471177814. Архивная копия от 16 апреля 2021 на Wayback Machine
  10. Microwave Oscillator Архивировано 30 октября 2013 года. notes by
  11. Sisodia, M. L. Microwaves : Introduction To Circuits, Devices And Antennas. — New Age International, 2007. — P. 1.4—1.7. — ISBN 978-8122413380. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  12. Liou, Kuo-Nan. An introduction to atmospheric radiation. — Academic Press. — ISBN 978-0-12-451451-5. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  13. IEEE 802.20: Mobile Broadband Wireless Access (MBWA). Official web site. Дата обращения: 20 августа 2011. Архивировано 20 августа 2011 года.
  14. ALMA website. Дата обращения: 21 сентября 2011. Архивировано 6 октября 2011 года.
  15. Welcome to ALMA! Дата обращения: 25 мая 2011. Архивировано 23 июня 2016 года.
  16. Wright, E.L. Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy // Measuring and Modeling the Universe / W. L. Freedman. — Cambridge University Press, 2004. — P. 291. — ISBN 978-0-521-75576-4.
  17. The way to new energy. ITER (4 ноября 2011). Дата обращения: 8 ноября 2011. Архивировано 2 ноября 2011 года.
  18. Silent Guardian Protection System. Less-than-Lethal Directed Energy Protection. raytheon.com
  19. Frequency Letter bands. Microwave Encyclopedia. Microwaves101 website, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). 2016-05-14. Архивировано из оригинала 2 июля 2018. Дата обращения: 1 июля 2018.
  20. RF and Microwave Applications and Systems. — CRC Press, 2007. — ISBN 978-1420006711. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  21. See eEngineer — Radio Frequency Band Designations. Radioing.com. Дата обращения: 8 ноября 2011. Архивировано 4 октября 2011 года., PC Mojo — Webs with MOJO from Cave Creek, AZ. Frequency Letter bands — Microwave Encyclopedia. Microwaves101.com (25 апреля 2008). Дата обращения: 8 ноября 2011. Архивировано 14 июля 2014 года., Letter Designations of Microwave Bands Архивная копия от 29 апреля 2021 на Wayback Machine.
  22. Skolnik, Merrill I. (2001) Introduction to Radar Systems, Third Ed., p. 522, McGraw Hill. 1962 Edition full text
  23. Nave, Rod. Interaction of Radiation with Matter. HyperPhysics. Дата обращения: 20 октября 2014. Архивировано 2 ноября 2014 года.
  24. Goldsmith, JR (December 1997). Epidemiologic evidence relevant to radar (microwave) effects. Environmental Health Perspectives. 105 (Suppl. 6): 1579–1587. doi:10.2307/3433674. PMID 9467086.
  25. Andjus, R.K. (1955). Reanimation of rats from body temperatures between 0 and 1 °C by microwave diathermy. The Journal of Physiology. 128 (3): 541–546. doi:10.1113/jphysiol.1955.sp005323. PMID 13243347.
  26. Resources for You (Radiation-Emitting Products). US Food and Drug Administration home page. U.S. Food and Drug Administration. Дата обращения: 20 октября 2014. Архивировано 24 ноября 2014 года.
  27. Hong, Sungook. Wireless: From Marconi's Black-box to the Audion. — ISBN 978-0262082983.
  28. Roer, T.G. Microwave Electronic Devices. — ISBN 978-1461525004. Архивная копия от 27 апреля 2021 на Wayback Machine
  29. Sarkar, T. K. History of Wireless. — ISBN 978-0471783015.
  30. Emerson, D.T. The work of Jagdish Chandra Bose: 100 years of MM-wave research. National Radio Astronomy Observatory (февраль 1998). Дата обращения: 5 июня 2021. Архивировано 20 марта 2012 года.
  31. Packard, Karle S. (September 1984). The Origin of Waveguides: A Case of Multiple Rediscovery (PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. MTT-32 (9): 961–969. Bibcode:1984ITMTT..32..961P. doi:10.1109/tmtt.1984.1132809. Архивировано (PDF) 5 марта 2016. Дата обращения: 24 марта 2015.
  32. Strutt, William (Lord Rayleigh) (February 1897). On the passage of electric waves through tubes, or the vibrations of dielectric cylinders. Philosophical Magazine. 43 (261): 125–132. doi:10.1080/14786449708620969. Архивировано 5 июня 2021. Дата обращения: 5 июня 2021.
  33. Kizer, George. Digital Microwave Communication: Engineering Point-to-Point Microwave Systems. — John Wiley and Sons, 2013. — P. 7. — ISBN 978-1118636800. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  34. Lee, Thomas H. Planar Microwave Engineering: A Practical Guide to Theory, Measurement, and Circuits, Vol. 1. — Cambridge University Press, 2004. — P. 18, 118. — ISBN 978-0521835268. Архивная копия от 28 марта 2014 на Wayback Machine
  35. Microwaves span the English Channel (PDF). Short Wave Craft. Vol. 6, no. 5. New York: Popular Book Co. September 1935. pp. 262, 310. Дата обращения: 24 марта 2015.
  36. Free, E.E. (August 1931). Searchlight radio with the new 7 inch waves (PDF). Radio News. Vol. 8, no. 2. New York: Radio Science Publications. pp. 107–109. Дата обращения: 24 марта 2015.
  37. Ayto, John. 20th century words. — 2002. — P. 269. — ISBN 978-7560028743. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  38. Riordan, Michael. Crystal fire: the invention of the transistor and the birth of the information age / Michael Riordan, Lillian Hoddeson. — US : W. W. Norton & Company, 1988. — P. 89—92. — ISBN 978-0-393-31851-7. Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine
  39. Cooking with Short Waves (PDF). Short Wave Craft. 4 (7). November 1933. Дата обращения: 23 марта 2015.
  40. Kurokawa, K. (July 1969). Some Basic Characteristics of Broadband Negative Resistance Oscillator Circuits. Bell System Tech. J. 48 (6): 1937–1955. doi:10.1002/j.1538-7305.1969.tb01158.x. Дата обращения: 8 декабря 2012.

Ссылки

  • EM Talk, Учебники и инструменты для СВЧ-техники
  • Таблица размеров волноводов миллиметрового и микроволнового диапазона.

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Микроволновое излучение, Что такое Микроволновое излучение? Что означает Микроволновое излучение?

Mikrovolnovoe izluchenie mikrovolny oblast spektra elektromagnitnogo izlucheniya s dlinami voln ot 1 m do 1 mm sootvetstvuyushimi chastotam ot 300 MGc i do 300 GGc sootvetstvenno Razlichnye istochniki ispolzuyut raznye diapazony chastot dlya mikrovoln vysheupomyanutoe shirokoe opredelenie vklyuchaet diapazony UVCh decimetrovye volny SVCh santimetrovye volny i KVCh millimetrovye volny Bolee rasprostranyonnoe opredelenie v radiotehnike diapazon ot 1 do 100 GGc dliny voln ot 0 3 m do 3 mm Chastoty mikrovolnovogo izlucheniya chasto oboznachayutsya terminami IEEE dlya radiolokacionnyh diapazonov S C X Ku K ili Ka diapazon ili analogichnymi oboznacheniyami NATO ili ES Telekommunikacionnaya vyshka s mnozhestvom tarelochnyh antenn dlya mikrovolnovyh retranslyacionnyh linij na okrug Ventura Kaliforniya Apertury tarelok zakryty plastikovymi listami kozhuhami dlya zashity ot vlagi Pristavka mikro v slovosochetanii mikrovolnovoe izluchenie ne prednaznacheno dlya opredeleniya dliny volny v mikrometrovom diapazone Skoree eto ukazyvaet na to chto mikrovolny malenkie s bolee korotkimi dlinami voln po sravneniyu s radiovolnami kotorye ispolzovalis do rasprostraneniya mikrovolnovoj tehnologii Granicy mezhdu dalnim infrakrasnym diapazonom oblastyu teragercovogo izlucheniya mikrovolnami i decimetrovyh radiovoln dostatochno proizvolna i ispolzuetsya po raznomu v razlichnyh oblastyah nauki i tehnologii Mikrovolny rasprostranyayutsya v predelah pryamoj vidimosti v otlichie ot nizkochastotnyh radiovoln oni ne difragiruyut vokrug holmov ne sleduyut za zemnoj poverhnostyu kak poverhnostnye volny i ne otrazhayutsya ot ionosfery poetomu nazemnye mikrovolnovye kanaly svyazi ogranicheny vizualnym gorizontom primerno do 64 km V verhnej chasti diapazona oni pogloshayutsya gazami v atmosfere ogranichivaya prakticheskoe rasstoyanie svyazi primerno do kilometra Mikrovolny shiroko ispolzuyutsya v sovremennyh tehnologiyah naprimer v liniyah svyazi tochka tochka besprovodnyh setyah mikrovolnovyh radiorelejnyh setyah radarah sputnikovoj i kosmicheskoj svyazi medicinskoj diatermii i lechenii raka distancionnom zondirovanii Zemli radioastronomii uskoritelyah chastic spektroskopii promyshlennom otoplenii sistemah predotvrasheniya stolknovenij ustrojstvah otkryvaniya garazhnyh vorot i a takzhe dlya prigotovleniya pishi v mikrovolnovyh pechah Mikrovolnovoe izluchenie bolshoj intensivnosti ispolzuetsya dlya beskontaktnogo nagreva tel v bytovyh mikrovolnovyh pechah dlya razogreva produktov v promyshlennyh dlya termoobrabotki metallov v hirurgii pri radiochastotnoj ablyacii ven osnovnym elementom zdes sluzhit magnetron a takzhe dlya radiolokacii Elektromagnitnyj spektrMikrovolny zanimayut oblast v elektromagnitnom spektre s chastotoj vyshe obychnyh radiovoln i nizhe infrakrasnogo sveta Elektromagnitnyj spektrImya Dlina volny Chastota Gc Energiya fotona eV Gamma luch lt 0 02 nm gt 15 EGc gt 62 1 keVRentgenovskij 0 01 nm 10 nm 30 EGc 30 PGc 124 keV 124 eVUltrafioletovyj 10 nm 400 nm 30 PGc 750 TGc 124 eV 3 eVVidimyj svet 390 nm 750 nm 770 TGc 400 TGc 3 2 eV 1 7 eVInfrakrasnyj 750 nm 1 mm 400 TGc 300 GGc 1 7 eV 1 24 meVMikrovolny 1 mm 1 m 300 GGc 300 MGc 1 24 meV 1 24 mkeVRadio 1 m 100 km 300 MGc 3 kGc 1 24 mkeV 12 4 feV V opisaniyah elektromagnitnogo spektra nekotorye istochniki klassificiruyut mikrovolny kak radiovolny podmnozhestvo diapazona radiovoln v to vremya kak drugie klassificiruyut mikrovolny i radiovolny kak razdelnye tipy izlucheniya Eto rasprostranyonnoe razlichie Poddiapazony Poddiapazony SVCh v razlichnyh sistemah oboznachenij razlichayutsya ispolzuemye v sputnikovoj svyazi privedeny v tablice Diapazony chastot Nazvanie diapazona Chastotnyj diapazon GGcv radiolokacii v sputnikovoj svyaziL 1 0 2 0S 2 0 4 0C 4 0 8 0 3 4 8 0X 8 0 12 0 7 0 10 7Ku 12 0 18 0 10 7 18 0K 18 0 26 5 18 3 20 2 27 5 31 5Ka 26 5 40 0RasprostranenieAtmosfernoe oslablenie mikrovoln i dalnego infrakrasnogo izlucheniya v suhom vozduhe s urovnem kondensiruemogo vodyanogo para 0 001 mm Glubokie provaly na grafike sootvetstvuyut chastotam na kotoryh mikrovolny pogloshayutsya silnee Etot grafik vklyuchaet diapazon chastot ot 0 do 1 TGc mikrovolny poddiapazon v diapazone ot 0 3 do 300 GGc Mikrovolny rasprostranyayutsya tolko v pryamoj vidimosti v otlichie ot nizkochastotnyh radiovoln oni ne rasprostranyayutsya kak poverhnostnye volny kotorye povtoryayut kontur Zemli i ne otrazhayutsya ot ionosfery nebesnye volny Hotya v nizhnechastotnom konce diapazona oni mogut prohodit skvoz steny zdaniya sohranyaya dostatochnuyu moshnost signala dlya priyoma obychno trebuyut svobodnoe prostranstvo dlya blizhnej zony priyoma Sledovatelno na poverhnosti Zemli mikrovolnovye kanaly svyazi ogranicheny vizualnym gorizontom primerno 48 64 km Mikrovolny pogloshayutsya vodyanym parom i tumanom v atmosfere i zatuhanie uvelichivaetsya s uvelicheniem chastoty stanovyas znachitelnym faktorom pogloshenie izlucheniya v dozhdevyh kaplyah na vysokochastotnom konce diapazona Nachinaya primerno s 40 GGc gazy vhodyashie v sostav vozduha takzhe nachinayut pogloshat mikrovolny poetomu vyshe etoj chastoty svyaz ogranichivaetsya neskolkimi kilometrami Spektr poglosheniya v atmosfere imeet piki poglosheniya na opredelyonnyh chastotah sm Grafik sprava Na chastotah svyshe 100 GGc pogloshenie elektromagnitnogo izlucheniya atmosferoj Zemli nastolko veliko chto ona fakticheski neprozrachna i stanovitsya prozrachnoj v diapazone chastot infrakrasnogo i opticheskogo okon prozrachnosti Troposfernoe rasseyanie V puchke mikrovolnovogo izlucheniya napravlennom pod uglom v nebo nebolshoe kolichestvo energii budet haoticheski rasseivatsya kogda luch prohodit cherez troposferu Chuvstvitelnyj priyomnik za gorizontom s uzkonapravlennoj antennoj napravlennoj na etu oblast troposfery mozhet prinyat signal Etot metod svyazi ispolzovalsya na chastotah ot 0 45 do 5 GGc v sistemah svyazi s troposfernym rasseyaniem troposfernoe rasseyanie dlya svyazi za gorizontom na rasstoyaniyah do 300 km AntennyVolnovod ispolzuetsya dlya peredachi mikrovolnovogo izlucheniya Primer volnovodov i dipleksera v RLS upravleniya vozdushnym dvizheniem Korotkie dliny voln mikrovolnovogo izlucheniya pozvolyayut delat dlya portativnyh ustrojstv ochen malenkimi ot 1 do 20 sm v dlinu poetomu mikrovolnovye chastoty shiroko ispolzuyutsya dlya besprovodnyh ustrojstv takih kak sotovye telefony i dostup k besprovodnym lokalnym setyam Wi Fi dlya noutbukov i naushnikov Bluetooth Ispolzuemye antenny vklyuchayut korotkie shtyrevye antenny antenny rezinovaya utka antenny Gerca patch antenny i vsyo chashe ispolzuyutsya invertirovannye F antenny s pechatnoj shemoj PIFA ispolzuemye v sotovyh telefonah Ih korotkaya dlina volny takzhe pozvolyaet sozdavat uzkie puchki mikrovolnovogo izlucheniya s pomoshyu udobnyh nebolshih antenn s vysokim koefficientom usileniya ot polumetra do 5 m v diametre Poetomu mikrovolny ispolzuyutsya dlya kanalov svyazi tochka tochka i dlya radarov Preimushestvo uzkih napravlennyh luchej sostoit v tom chto oni ne sozdayut pomeh sosednemu oborudovaniyu ispolzuyushemu tu zhe chastotu chto pozvolyaet povtorno ispolzovat chastotu sosednimi peredatchikami Parabolicheskie tarelochnye antenny yavlyayutsya naibolee shiroko ispolzuemymi napravlennymi antennami na mikrovolnovyh chastotah no takzhe ispolzuyutsya rupornye antenny shelevye antenny i dielektricheskie linzovye antenny Ploskie mikropoloskovye antenny vsyo chashe ispolzuyutsya v potrebitelskih ustrojstvah Drugim tipom napravlennoj antenny primenyaemoj na mikrovolnovyh chastotah yavlyaetsya fazirovannaya antennaya reshyotka kotoraya predstavlyaet soboj matricu antenn upravlyaemuyu kompyuterom sozdayushaya luch kotoryj mozhno napravlyat upravlyaemym sposobom v raznyh napravleniyah Linii peredachi kotorye ispolzuyutsya dlya peredachi nizkochastotnyh radiovoln k antennam i ot nih takie kak koaksialnyj kabel i parallelnye provodnye linii imeyut chrezmernye poteri moshnosti na mikrovolnovyh chastotah poetomu kogda trebuetsya nizkoe zatuhanie mikrovolny peredayutsya po metallicheskim trubam nazyvaemym volnovodami Iz za vysokoj stoimosti i trebovanij k tehnicheskomu obsluzhivaniyu volnovodnyh uchastkov vo mnogih SVCh antennah vyhodnoj kaskad peredatchika ili VCh vhod priyomnika raspolozhen na antenne Ustrojstvo i analizTermin mikrovolny takzhe imeet bolee tehnicheskoe znachenie v elektromagnetizme i teorii cepej Apparatura i metody mozhno kachestvenno opisat kak mikrovolnovye kogda dliny voln signalov primerno takie zhe kak i razmery shemy tak chto teoriya shem s sosredotochennymi elementami neprimenima i vmesto etogo bolee polezny modeli s raspredelyonnymi elementami i teoriya linij peredachi dlya proektirovaniya i analiza Kak sledstvie v prakticheskih SVCh shemah obychno othodyat ot diskretnyh rezistorov kondensatorov i katushek induktivnosti ispolzuemyh s nizkochastotnymi radiovolnami Otkrytye i koaksialnye linii peredachi ispolzuemye na bolee nizkih chastotah zamenyayutsya volnovodami i poloskovymi liniyami a shemy s sosredotochennymi elementami zamenyayutsya obyomnymi rezonatorami ili rezonansnymi shlejfami V svoyu ochered na eshyo bolee vysokih chastotah kogda dlina volny elektromagnitnyh voln stanovitsya mala po sravneniyu s razmerom struktur ispolzuemyh dlya ih obrabotki mikrovolnovye metody stanovyatsya neadekvatnymi i ispolzuyutsya metody optiki SVCh istochnikiRazobrannyj policejskij radar dlya izmereniya skorosti Seryj uzel prikreplyonnyj k koncu rupornoj antenny mednogo cveta predstavlyaet soboj diod Ganna kotoryj generiruet mikrovolny V moshnyh mikrovolnovyh istochnikah ispolzuyutsya specialnye vakuumnye lampy dlya generacii mikrovoln Eti ustrojstva rabotayut na principah otlichnyh ot nizkochastotnyh vakuumnyh lamp ispolzuya ballisticheskoe dvizhenie elektronov v vakuume pod dejstviem upravlyayushih elektricheskih ili magnitnyh polej i vklyuchayut v sebya magnetron ispolzuemyj v mikrovolnovyh pechah klistron lampu begushej volny LBV i girotron Eti ustrojstva rabotayut v rezhime modulyacii plotnosti a ne v rezhime modulyacii toka Eto oznachaet chto oni rabotayut na osnove sgustkov elektronov proletayushih cherez nih ballisticheski bez stolknovenij a ne na ispolzovanii nepreryvnogo potoka elektronov V istochnikah mikrovolnovogo izlucheniya maloj moshnosti ispolzuyutsya tverdotelnye ustrojstva takie kak polevoj tranzistor po krajnej mere na bolee nizkih chastotah tunnelnye diody diody Ganna i Istochniki s nizkim energopotrebleniem dostupny v vide nastolnyh instrumentov instrumentov dlya montazha v stojku vstraivaemyh modulej i v formate na urovne karty Mazer tverdotelnoe ustrojstvo kotoroe usilivaet mikrovolny ispolzuya principy analogichnye principam lazera kotoryj usilivaet svetovye volny bolee vysokoj chastoty Vse tyoplye obekty izluchayut malointensivnoe mikrovolnovoe izluchenie chyornogo tela v zavisimosti ot ih temperatury poetomu v meteorologii i distancionnom zondirovanii mikrovolnovye radiometry ispolzuyutsya dlya izmereniya temperatury obektov ili mestnosti Solnce i drugie astronomicheskie radioistochniki takie kak Kassiopeya A izluchayut mikrovolnovoe izluchenie kotoroe nesyot informaciyu ob ih sostave kotoryj izuchaetsya radioastronomami s pomoshyu priyomnikov nazyvaemyh radioteleskopami Kosmicheskoe mikrovolnovoe fonovoe izluchenie CMBR naprimer predstavlyaet soboj slabyj mikrovolnovyj shum zapolnyayushij pustoe prostranstvo kotoryj yavlyaetsya osnovnym istochnikom informacii po kosmologicheskoj teorii proishozhdeniya Vselennoj kasayushejsya Bolshogo vzryva Ispolzovanie mikrovolnovogo izlucheniyaMikrovolnovaya tehnologiya shiroko ispolzuetsya dlya svyazi tochka tochka to est ne radioveshaniya Mikrovolny osobenno podhodyat dlya etogo ispolzovaniya poskolku oni legche fokusiruyutsya v bolee uzkie luchi chem radiovolny chto pozvolyaet povtorno ispolzovat chastotu ih sravnitelno bolee vysokie chastoty obespechivayut shirokuyu polosu propuskaniya i vysokie skorosti peredachi dannyh a razmery antenn menshe chem na bolee nizkih chastotah poskolku razmer antenny obratno proporcionalen peredavaemoj chastote Mikrovolny ispolzuyutsya dlya svyazi na kosmicheskih korablyah i bolshaya chast mirovyh dannyh televideniya i telefonnoj svyazi peredayotsya na bolshie rasstoyaniya s pomoshyu mikrovoln mezhdu nazemnymi stanciyami i sputnikami svyazi Mikrovolny takzhe ispolzuyutsya v mikrovolnovyh pechah i v radiolokacionnoj tehnike Kommunikaciya Sputnikovaya tarelka v dome prinimayushaya sputnikovoe televidenie v diapazone Ku 12 14 GGc ot sputnika pryamogo radioveshaniya na geostacionarnoj orbite na vysote 35 700 km nad Zemlyoj Do poyavleniya optovolokonnoj peredachi bolshinstvo mezhdugorodnih telefonnyh zvonkov osushestvlyalos cherez seti mikrovolnovyh radiorelejnyh linij kotorymi upravlyayut takie operatory kak AT amp T Long Lines Nachinaya s nachala 1950 h godov multipleksirovanie s chastotnym razdeleniem ispolzovalos dlya peredachi do 5400 telefonnyh kanalov po kazhdomu mikrovolnovomu radiokanalu pri etom do desyati radiokanalov obedinyalis v odnu antennu dlya perehoda k sleduyushemu uzlu raspolozhennomu na rasstoyanii do 70 km Protokoly besprovodnoj lokalnoj seti takie kak Bluetooth i specifikacii 802 11 ispolzuemye dlya Wi Fi takzhe ispolzuyut mikrovolny v 2 4 GGc ISM diapazona hotya 802 11a ispolzuet diapazon ISM i chastoty U NII v diapazone 5 GGc Licenzionnaya dalnobojnost primerno do 25 km dlya uslugi besprovodnogo dostupa v Internet ispolzovalis pochti desyat let vo mnogih stranah pri 3 5 4 0 GGc FCC vydelila chastoty dlya operatorov kotorye hotyat predlagat uslugi v etom diapazone v SShA s akcentom na 3 65 GGc Desyatki postavshikov uslug po vsej strane poluchayut ili uzhe poluchili ot FCC licenzii na rabotu v etom diapazone Predlagaemye uslugi WIMAX kotorye mogut byt realizovany na 3 65 GGc predostavit biznes klientam eshyo odin variant podklyucheniya Protokoly gorodskih setej MAN takie kak WiMAX osnovany na takih standartah kak IEEE 802 16 rasschitannye na rabotu ot 2 do 11 GGc Kommercheskie realizacii nahodyatsya v diapazonah 2 3 GGc 2 5 GGc 3 5 GGc i 5 8 GGc Protokoly mobilnogo shirokopolosnogo besprovodnogo dostupa MBWA osnovannye na specifikaciyah standartov takih kak IEEE 802 20 ili ATIS ANSI HC SDMA naprimer iBurst rabotayut v diapazone ot 1 6 do 2 3 GGc chtoby obespechit mobilnost i harakteristiki proniknoveniya izlucheniya v zdaniya analogichnye mobilnym telefonam no s gorazdo bolshej spektralnoj effektivnostyu Nekotorye seti mobilnoj svyazi takie kak ispolzuyut nizkie chastoty SVCh vysokie UVCh okolo 1 8 i 1 9 GGc v SShA i v drugih stranah sootvetstvenno DVB SH i S DMB ispolzuyut diapazon ot 1 452 do 1 492 GGc v to vremya kak v SShA ispolzuetsya proprietarnoe ili nesovmestimoe sputnikovoe radio okolo 2 3 GGc dlya Mikrovolnovoe radio ispolzuetsya v radioveshanii i telekommunikaciyah potomu chto iz za svoej korotkoj dliny volny vysokonapravlennye antenny menshe i sledovatelno bolee praktichny chem oni byli by na bolee dlinnyh volnah bolee nizkih chastotah Krome togo v mikrovolnovom spektre dostupna bolee shirokaya polosa chem v ostalnom radiospektre poleznaya propusknaya sposobnost nizhe 300 MGc menshe 300 MGc v to vremya kak mnogie GGc mogut ispolzovatsya polosu bolshe chem 300 MGc Obychno mikrovolny ispolzuyutsya v televizionnyh novostyah dlya peredachi signala iz udalyonnogo mesta na televizionnuyu stanciyu iz specialno oborudovannogo furgona Bolshinstvo sistem sputnikovoj svyazi rabotaet v diapazonah C X Ka ili Ku mikrovolnovogo spektra Eti chastoty obespechivayut shirokuyu polosu propuskaniya izbegaya perepolnennyh chastot UVCh i ostavayas nizhe chastot KVCh pri kotoryh silno atmosfernoe pogloshenie Sputnikovoe televidenie rabotaet libo v diapazone C dlya tradicionnoj fiksirovannoj sputnikovoj sluzhby s libo v diapazone Kudlya pryamogo veshaniya so sputnika Voennaya svyaz osushestvlyaetsya v osnovnom po kanalam svyazi X ili Ku pri etom diapazon K ispolzuetsya dlya Milstar Navigaciya Globalnye navigacionnye sputnikovye sistemy GNSS vklyuchayushie kitajskuyu Bejdou amerikanskuyu sistemu globalnogo pozicionirovaniya vvedena v 1978 godu i rossijskuyu sistemu GLONASS transliruyut navigacionnye signaly v razlichnyh diapazonah mezhdu primerno 1 2 GGc i 1 6 GGc Radar Parabolicheskaya antenna nizhnyaya krivaya poverhnost ASR 9 izluchaet uzkij vertikalnyj veeroobraznyj luch shirinoj 2 7 2 9 GGc diapazon S dlya obnaruzheniya samolyotov v vozdushnom prostranstve vokrug aeroporta Radar ustrojstvo dlya radiolokacii kotoroe ispolzuet luch radiovoln izluchaemyj peredatchikom i izmeryaet otrazhyonnyj ot obekta signal pozvolyaya opredelit mestopolozhenie dalnost skorost i drugie harakteristiki obekta Korotkaya dlina volny mikrovoln vyzyvaet silnye otrazheniya ot obektov razmerom s avtomobili korabli i samolyoty Krome togo na etih dlinah voln antenny s vysokim koefficientom usileniya takie kak parabolicheskie antenny kotorye trebuyutsya dlya polucheniya uzkogo lucha neobhodimoj dlya tochnogo opredeleniya mestopolozheniya obektov maly po razmeram chto pozvolyaet bystro povorachivat ih dlya skanirovaniya obektov Sledovatelno mikrovolnovye chastoty yavlyayutsya osnovnymi chastotami ispolzuemymi v radarah Mikrovolnovyj radar shiroko ispolzuetsya v takih prilozheniyah kak upravlenie vozdushnym dvizheniem prognozirovanie pogody navigaciya sudov i obespechenie soblyudeniya ogranichenij skorosti Radary dalnego dejstviya ispolzuyut bolee nizkie mikrovolnovye chastoty poskolku v verhnem konce diapazona atmosfernoe pogloshenie ogranichivaet diapazon no millimetrovye volny ispolzuyutsya dlya radarov blizhnego dejstviya takih kak sistemy predotvrasheniya stolknovenij Radioastronomiya Nekotorye iz tarelochnyh antenn radioteleskopa Atacama Large Millimeter Array ALMA raspolozhennogo na severe Chili On detekriruet mikrovolny v diapazone millimetrovyh voln 31 1000 GGcKarty kosmicheskogo mikrovolnovogo fonovogo izlucheniya demonstriruyushie uluchshennoe razreshenie kotoroe bylo dostignuto s pomoshyu bolee sovershennyh mikrovolnovyh radioteleskopov Mikrovolny izluchaemye astronomicheskimi radioistochnikami takimi kak planety zvyozdy galaktiki i tumannosti izuchayutsya v radioastronomii s pomoshyu bolshih tarelochnyh antenn nazyvaemyh radioteleskopami Pomimo priyoma estestvennogo mikrovolnovogo izlucheniya radioteleskopy ispolzovalis v aktivnyh radiolokacionnyh eksperimentah dlya eksperimentov s otrazheniem mikrovoln ot planet Solnechnoj sistemy gde opredelyalis rasstoyaniya do Luny ili nanosilas na kartu nevidimaya poverhnost Venery cherez oblachnyj pokrov Nedavno zavershyonnyj mikrovolnovyj radioteleskop Bolshaya millimetrovaya antennaya reshyotka v Atakame raspolozhennyj na vysote bolee 5000 metrov v Chili issleduet Vselennuyu v millimetrovom i submillimetrovom diapazonah dlin voln Na segodnyashnij den eto krupnejshij v mire proekt v oblasti nazemnoj astronomii On sostoit iz bolee chem 66 tarelok i byl postroen pri mezhdunarodnom sotrudnichestve Evropy Severnoj Ameriki Vostochnoj Azii i Chili Osnovnym napravleniem mikrovolnovoj radioastronomii v poslednee vremya stalo kartirovanie kosmicheskogo mikrovolnovogo fonovogo izlucheniya CMBR otkrytogo v 1964 godu radioastronomami Arno Penziasom i Robertom Uilsonom Eto slaboe fonovoe izluchenie kotoroe zapolnyaet Vselennuyu i prakticheski odinakovo vo vseh napravleniyah predstavlyaet soboj reliktovoe izluchenie ostavsheesya ot Bolshogo vzryva i yavlyaetsya odnim iz nemnogih istochnikov informacii ob usloviyah v rannej Vselennoj Iz za rasshireniya i soputstvuyushego ohlazhdeniya Vselennoj pervonachalno vysokoenergeticheskoe izluchenie smestilos v mikrovolnovuyu oblast radiospektra Dostatochno chuvstvitelnye radioteleskopy mogut obnaruzhivat reliktovoe izluchenie kak slabyj signal ne svyazannyj s kakoj libo zvezdoj galaktikoj ili kakim libo drugim obektom Nagrevatelnye i energeticheskie prilozheniya Malenkaya mikrovolnovaya pech na kuhonnom stoleMikrovolnovoe izluchenie shiroko ispolzuyutsya dlya nagreva v promyshlennyh processah Tunnelnaya mikrovolnovaya pech dlya razmyagcheniya plastikovyh sterzhnej pered ekstruziej Mikrovolnovaya pech propuskaet mikrovolnovoe izluchenie s chastotoj okolo 2 45 GGc cherez pishu vyzyvaya dielektricheskij nagrev v pervuyu ochered za schyot poglosheniya energii molekulami vody Mikrovolnovye pechi stali obychnym kuhonnym oborudovaniem v zapadnyh stranah v konce 1970 h godov posle razrabotki menee dorogih rezonatornyh magnetronov Voda v zhidkom sostoyanii obladaet mnozhestvom molekulyarnyh vzaimodejstvij kotorye rasshiryayut pik poglosheniya V parovoj faze izolirovannye molekuly vody pogloshayut izluchenie okolo 22 GGc chto pochti v desyat raz bolshe chastoty mikrovolnovoj pechi Mikrovolnovoe izluchenie ispolzuetsya v promyshlennyh processah dlya sushki i otverzhdeniya produktov Mnogie tehnologicheskie processy obrabotki poluprovodnikov ispolzuyut mikrovolny dlya generacii plazmy dlya takih celej kak reaktivnoe ionnoe travlenie i himicheskoe osazhdenie iz parovoj fazy PECVD Mikrovolny ispolzuyutsya v stellaratorah i eksperimentalnyh termoyadernyh reaktorah tokamakov dlya prevrasheniya gaza v plazmu i nagreva eyo do ochen vysokih temperatur Chastota nastroena na ciklotronnyj rezonans elektronov v magnitnom pole gde to mezhdu 2 200 GGc poetomu ego chasto nazyvayut elektronno ciklotronnym rezonansnym nagrevom ECRN Stroyashijsya termoyadernyj reaktor ITER budet ispolzovat 170 GGc izluchateli s moshnostyu do 20 MVt Mikrovolny mogut ispolzovatsya dlya peredachi energii na bolshie rasstoyaniya i posle Vtoroj mirovoj vojny byli provedeny issledovaniya dlya izucheniya takoj vozmozhnosti V 1970 h i nachale 1980 h godov NASA rabotalo nad issledovaniem vozmozhnostej ispolzovaniya sputnikovyh sistem na solnechnoj energii SPS s bolshimi solnechnymi batareyami kotorye peredavali by energiyu na poverhnost Zemli s pomoshyu mikrovoln Sushestvuet menee smertonosnoe oruzhie ispolzuyushee millimetrovye volny dlya nagreva tonkogo sloya chelovecheskoj kozhi do nevynosimoj temperatury chtoby zastavit cheloveka ujti Dvuhsekundnaya ochered sfokusirovannogo lucha s chastotoj 95 GGc nagrevaet kozhu do temperatury 54 S na glubine 0 4 mm Voenno vozdushnye sily i morskaya pehota SShA v nastoyashee vremya ispolzuyut etot tip sistemy aktivnogo otkaza v stacionarnyh ustanovkah Spektroskopiya Mikrovolnovoe izluchenie ispolzuetsya v spektroskopii elektronnogo paramagnitnogo rezonansa EPR ili EPR obychno v oblasti X diapazona okolo 9 GGc v sochetanii s magnitnymi polyami 0 3 Tl Etot metod predostavlyaet informaciyu o nesparennyh elektronah v himicheskih soedineniyah takih kak svobodnye radikaly ili iony perehodnyh metallov takih kak Cu II Mikrovolnovoe izluchenie takzhe ispolzuetsya dlya vrashatelnoj spektroskopii i mozhet byt obedineno s elektrohimiej dlya elektrohimii usilennoj mikrovolnovym izlucheniem Diapazony mikrovolnovyh chastotPolosy chastot v mikrovolnovom spektre oboznacheny bukvami Odnako sushestvuet neskolko nesovmestimyh sistem oboznacheniya diapazonov i dazhe vnutri sistemy chastotnye diapazony sootvetstvuyushie nekotorym bukvam neskolko razlichayutsya mezhdu razlichnymi oblastyami primeneniya Bukvennaya sistema voznikla vo vremya Vtoroj mirovoj vojny v sverhsekretnoj amerikanskoj klassifikacii diapazonov ispolzuemyh v radiolokacionnyh ustanovkah eto istochnik samoj staroj bukvennoj sistemy radiolokacionnyh diapazonov IEEE Odin nabor mikrovolnovyh diapazonov oboznachennyh Radioobshestvom Velikobritanii RSGB predstavlen v tablice nizhe Polosy chastot SVCh Oboznachenie Chastotnyj diapazon Diapazon dlin voln Tipichnoe ispolzovanieL gruppa 1 2 GGc 15 30 sm Voennaya telemetriya GPS mobilnye telefony GSM lyubitelskoe radioGruppa S 2 4 GGc 7 5 15 sm Meteorologicheskij radar radar dlya nadvodnyh korablej nekotorye sputniki svyazi mikrovolnovye pechi mikrovolnovye ustrojstva sredstva svyazi radioastronomiya mobilnye telefony besprovodnaya lokalnaya set Bluetooth ZigBee GPS lyubitelskoe radioGruppa C 4 8 GGc 3 75 7 5 sm Mezhdugorodnaya radiosvyazGruppa X 8 12 GGc 25 37 5 mm Sputnikovaya svyaz radar nazemnaya shirokopolosnaya svyaz kosmicheskaya svyaz lyubitelskoe radio molekulyarnaya vrashatelnaya spektroskopiyaGruppa KU 12 18 GGc 16 7 25 mm Sputnikovaya svyaz molekulyarnaya vrashatelnaya spektroskopiyaGruppa K 18 26 5 GGc 11 3 16 7 mm Radar sputnikovaya svyaz astronomicheskie nablyudeniya avtomobilnyj radar molekulyarnaya vrashatelnaya spektroskopiyaGruppa Ka 26 5 40 GGc 5 0 11 3 mm Sputnikovaya svyaz molekulyarnaya vrashatelnaya spektroskopiyaDiapazon Q 33 50 GGc 6 0 9 0 mm Sputnikovaya svyaz nazemnaya mikrovolnovaya svyaz radioastronomiya avtomobilnyj radar molekulyarnaya vrashatelnaya spektroskopiyaGruppa U 40 60 GGc 5 0 7 5 mmGruppa V 50 75 GGc 4 0 6 0 mm Radiolokacionnye issledovaniya millimetrovogo diapazona vrashatelnaya spektroskopiya molekul i drugie vidy nauchnyh issledovanijGruppa W 75 110 GGc 2 7 4 0 mm Sputnikovaya svyaz issledovaniya radarov millimetrovogo diapazona voennye radiolokacionnye sistemy navedeniya i slezheniya a takzhe nekotorye nevoennye prilozheniya avtomobilnye radaryGruppa F 90 140 GGc 2 1 3 3 mm SVCh peredachi radioastronomiya mikrovolnovye ustrojstva sredstva svyazi besprovodnaya lokalnaya set samye sovremennye radary sputniki svyazi sputnikovoe televizionnoe veshanie DBS lyubitelskoe radio Gruppa D 110 170 GGc 1 8 2 7 mm KVCh peredachi radioastronomiya vysokochastotnoe mikrovolnovoe radiorelejnoe ustrojstvo mikrovolnovoe distancionnoe zondirovanie lyubitelskoe radio oruzhie napravlennoj energii skaner millimetrovyh voln Sushestvuyut i drugie opredeleniya Dlya chastot UVCh nizhe L diapazona inogda ispolzuetsya termin P diapazon no teper on ustarel soglasno IEEE Std 521 Kogda vo vremya Vtoroj mirovoj vojny vpervye byli razrabotany radary dlya diapazona K ne bylo izvestno chto sushestvuet sosednyaya polosa poglosheniya iz za vodyanogo para i kisloroda v atmosfere Chtoby izbezhat etoj problemy ishodnaya polosa K byla razdelena na nizhnyuyu Ku i verhnyuyu Ka polosy Izmerenie chastoty mikrovolndlya izmereniya v diapazone Ku Chastotu mikrovoln mozhno izmerit elektronnymi ili mehanicheskimi metodami Mozhno ispolzovat schyotchiki chastoty ili vysokochastotnye geterodiny Zdes neizvestnaya chastota sravnivaetsya s garmonikami izvestnoj bolee nizkoj chastoty s ispolzovaniem nizkochastotnogo generatora generatora garmonik i smesitelya Tochnost izmereniya ogranichena tochnostyu i stabilnostyu opornogo istochnika Mehanicheskie metody trebuyut nastraivaemogo rezonatora takogo kak u kotorogo izvestna svyaz mezhdu fizicheskim razmerom i chastotoj V laboratornyh usloviyah mozhno ispolzovat dlya pryamogo izmereniya dliny volny na linii peredachi sostoyashej iz parallelnyh provodov posle chego mozhno opredelit chastotu Analogichnyj metod zaklyuchaetsya v ispolzovanii volnovoda s prorezyami ili koaksialnoj linii s prorezyami dlya pryamogo izmereniya dliny volny Eti ustrojstva kotorye nazyvayutsya izmeritelnaya liniya sostoyat iz zonda vvodimogo v liniyu cherez prodolnuyu prorez tak chto zond mozhet svobodno peremeshatsya vverh i vniz po linii Izmeritelnye linii prednaznacheny v pervuyu ochered dlya izmereniya koefficienta stoyachej volny po napryazheniyu linii Odnako pri nalichii stoyachej volny ih takzhe mozhno ispolzovat dlya izmereniya rasstoyaniya mezhdu uzlami kotoroe ravno polovine dliny volny Tochnost etogo metoda ogranichena opredeleniem mestopolozheniya uzlov Vliyanie na zdoroveSm takzhe Infrazvukovoe oruzhie Mikrovolny neioniziruyushee izluchenie chto oznachaet chto mikrovolnovye fotony ne soderzhat dostatochnoj energii dlya ionizacii molekul ili razryva himicheskih svyazej ili povrezhdeniya DNK v otlichie ot ioniziruyushego izlucheniya takogo kak rentgenovskie luchi ili ultrafioletovoe izluchenie Slovo izluchenie otnositsya k energii ishodyashej ot istochnika a ne k radioaktivnosti Osnovnoj effekt poglosheniya mikrovoln nagrev materialov elektromagnitnye polya zastavlyayut polyarnye molekuly kolebatsya ili vrashatsya Ne izvestno o tom chto mikrovolny ili drugoe neioniziruyushee elektromagnitnoe izluchenie okazyvayut znachitelnoe neblagopriyatnoe biologicheskoe vozdejstvie pri nizkih intensivnostyah Nekotorye no ne vse issledovaniya pokazyvayut chto dlitelnoe vozdejstvie mozhet imet kancerogennyj effekt Vo vremya Vtoroj mirovoj vojny bylo zamecheno chto lyudi na puti izlucheniya radarnyh ustanovok slyshali shelchki i zhuzhzhashie zvuki kak rezultat vozdejstviya mikrovolnovogo izlucheniya Issledovaniya NASA v 1970 h godah pokazali chto eto vyzvano teplovym rasshireniem chastej vnutrennego uha V 1955 godu doktor Dzhejms Lavlok smog reanimirovat krys ohlazhdyonnyh do 0 1 C s ispolzovaniem mikrovolnovoj diatermii Kogda voznikaet travma ot vozdejstviya mikrovoln eto obychno proishodit v rezultate dielektricheskogo nagreva tela Vozdejstvie mikrovolnovogo izlucheniya mozhet vyzvat kataraktu po etomu mehanizmu potomu chto mikrovolnovoe nagrevanie denaturiruet belki v hrustalike glaza tak zhe kak teplo delaet yaichnyj belok neprozrachnym Hrustalik i rogovica glaza osobenno uyazvimy potomu chto v nih net krovenosnyh sosudov kotorye mogut otvodit teplo Vozdejstvie vysokih doz mikrovolnovogo izlucheniya naprimer ot duhovki kotoraya byla vzlomana chtoby pozvolit rabotat dazhe s otkrytoj dvercej mozhet vyzvat teplovoe povrezhdenie i drugih tkanej vplot do seryoznyh ozhogov kotorye mogut byt ne srazu ochevidny iz za sposobnosti mikrovoln nagrevat bolee glubokie tkani s bolee vysokim soderzhaniem vlagi provela issledovanie svoego zdorovya zhivotnyh i drugih lyudej pod vozdejstviem mikrovoln ot kotoryh oni chuvstvovali teplo ili dazhe nachinali potet i chuvstvovat sebya dovolno nekomfortno Ona ne obnaruzhila nikakih neblagopriyatnyh posledstvij dlya zdorovya krome tepla IstoriyaOptika Gerca Mikrovolny byli vpervye sozdany v 1890 h godah v nekotoryh iz samyh rannih radioeksperimentov fizikami kotorye schitali ih formoj nevidimogo sveta Dzhejms Klerk Maksvell v svoej teorii elektromagnetizma 1873 goda kotoraya osnovyvaetsya na uravneniyah Maksvella predskazal chto peremennye elektricheskoe i magnitnoe polya mogut peremeshatsya v prostranstve v vide elektromagnitnyh voln i predpolozhil chto svet sostoit iz korotkovolnovyh elektromagnitnyh voln V 1888 godu nemeckij fizik Genrih Gerc pervym prodemonstriroval sushestvovanie radiovoln ispolzuya primitivnyj radioperedatchik s iskrovym razryadnikom Gerc i drugie rannie issledovateli radio byli zainteresovany v izuchenii shodstva mezhdu radiovolnami i svetovymi volnami chtoby proverit teoriyu Maksvella Oni skoncentrirovalis na sozdanii korotkovolnovyh radiovoln v diapazonah UVCh i SVCh s pomoshyu kotoryh oni mogli dublirovat klassicheskie opticheskie eksperimenty v svoih laboratoriyah ispolzuya kvaziopticheskie komponenty takie kak prizmy i linzy iz parafina sery i peka i provolochnye difrakcionnye reshyotki dlya prelomleniya i rasseivaniya radiovolny kak svetovyh luchej Gerc sozdal volny do 450 MGc ego napravlennyj peredatchik 450 MGc sostoyal iz 26 sm latunnoj sterzhnevoj dipolnoj antenny s iskrovym razryadnikom mezhdu koncami podveshennym na fokalnoj linii parabolicheskoj antenny sdelannoj iz izognutogo cinkovogo lista pitaemoj impulsami vysokogo napryazheniya ot indukcionnoj katushki Ego istoricheskie eksperimenty prodemonstrirovali chto radiovolny takzhe kak i svet demonstriruyut prelomlenie difrakciyu polyarizaciyu interferenciyu i stoyachie volny dokazyvaya svyaz radiovoln i svetovyh voln kotorye yavlyayutsya formami elektromagnitnyh voln Maksvella Iskrovoj peredatchik Genriha Gerca 450 MGc 1888 g sostoyal iz 23 sm dipolya i iskrovogo razryadnika v fokuse parabolicheskogo otrazhatelya Dzhagadish Chandra Bos v 1894 godu byl pervym chelovekom kotoryj sozdal millimetrovye volny ego iskrovoj generator v korobke sprava generiroval 60 GGc 5 mm volny s ispolzovaniem rezonatora s metallicheskimi sharikami diametrom 3 mm Eksperiment po mikrovolnovoj spektroskopii Dzhona Ambrouza Fleminga v 1897 godu pokazal prelomlenie mikrovoln 1 4 GGc na parafinovoj prizme dubliruyushie bolee rannie eksperimenty Boze i Rigi Iskrovoj generator i priyomnik Augusto Rigi 12 GGc 1895 g Iskrovoj mikrovolnovyj peredatchik sleva i priyomnik kogerera sprava ispolzovannye Gulelmo Markoni vo vremya ego eksperimentov 1895 goda imeli diapazon 6 5 km Nachinaya s 1894 goda indijskij fizik Dzhagdish Chandra Bos provyol pervye eksperimenty s mikrovolnami On byl pervym chelovekom kotoryj sozdal millimetrovye volny generiruya chastoty do 60 GGc 5 millimetr ispolzuya iskrovoj generator s metallicheskim sharikom 3 mm Boze takzhe izobryol volnovod rupornye antenny i detektory na poluprovodnikovyh kristallah dlya ispolzovaniya v svoih eksperimentah Nezavisimo v 1894 godu Oliver Lodzh i Augusto Rigi eksperimentirovali s 1 5 i 12 GGc mikrovolnami sootvetstvenno generiruemymi nebolshimi iskrovymi rezonatorami s metallicheskimi sharikami Russkij fizik Pyotr Lebedev v 1895 g sozdal millimetrovye volny 50 GGc V 1897 godu lord Relej reshil matematicheskuyu kraevuyu zadachu ob elektromagnitnyh volnah rasprostranyayushihsya cherez provodyashie trubki i dielektricheskie sterzhni proizvolnoj formy v kotoroj ukazal rezhimy i chastotu otsechki dlya mikrovoln rasprostranyayushihsya cherez volnovod Odnako poskolku rasprostranenie mikrovoln ogranicheno pryamoj vidimostyu oni ne mogli ispolzovatsya za predelami vidimogo gorizonta a nizkaya moshnost iskrovyh peredatchikov kotorye ispolzovalis togda ogranichivala ih prakticheskij diapazon do neskolkih mil Posleduyushee razvitie radiosvyazi posle 1896 goda ispolzovalo bolee nizkie chastoty kotorye mogli rasprostranyatsya za gorizont v vide poverhnostnyh voln i otrazhatsya ot ionosfery v vide nebesnyh voln bolee detalno mikrovolnovye chastoty v to vremya ne issledovalis Pervye eksperimenty po mikrovolnovoj svyazi Prakticheskoe primenenie mikrovolnovyh chastot ne sostoyalos do 1940 h i 1950 h godov iz za otsutstviya sootvetstvuyushih istochnikov poskolku elektronnyj generator na triodnoj vakuumnoj lampe lampe ispolzuemyj v radioperedatchikah ne mog generirovat chastoty vyshe neskolkih soten megagerc iz za chrezmernogo vremeni prohozhdeniya elektronov i mezhelektrodnoj yomkosti K 1930 m godam byli razrabotany pervye mikrovolnovye vakuumnye lampy maloj moshnosti rabotayushie na novyh principah i magnetron s razyomnym anodom Oni mogli generirovat neskolko vatt moshnosti na chastotah do neskolkih gigagerc i ispolzovalis v pervyh eksperimentah po mikrovolnovoj svyazi Antenny 1931 goda dlya opytov po radiorelejnoj svyazi cherez La Mansh na chastote 1 7 GGc Eksperimentalnyj peredatchik 700 MGc v laboratoriyah Westinghouse v 1932 godu peredayot golos na rasstoyanie bolee mili Sautvort demonstriruet volnovod na vstreche Institute of Radio Engineers v 1938 godu pokazyvaet 1 5 GGc volny prohodyashie cherez gibkij metallicheskij shlang dlinoj 7 5 m registriruemye diodnym detektorom Pervaya sovremennaya rupornaya antenna v 1938 godu izobretatelem Uilmerom L Barrou V 1931 godu anglo francuzskij konsorcium vo glave s Andre Klave prodemonstriroval pervuyu eksperimentalnuyu mikrovolnovuyu retranslyacionnuyu liniyu cherez La Mansh na 64 km mezhdu Duvrom i Kale Sistema peredavala telefonnye telegrafnye i faksimilnye dannye po dvunapravlennomu kanalu 1 7 GGc s moshnostyu okolo poluvatta sozdavaemuyu miniatyurnymi v fokuse 3 metrovoj metallicheskoj tarelki Trebovalos pridumat slovo chtoby otlichit eti novye bolee korotkie dliny voln kotorye ranee byli obedineny v korotkovolnovyj diapazon chto oznachalo vse volny koroche 200 m Terminy kvaziopticheskie volny i ultrakorotkie volny ispolzovalis kakoj to period vremeni no ne poluchili shirokogo rasprostraneniya Pervoe ispolzovanie slova mikrovolna po vidimomu proizoshlo v 1931 godu Radar Razrabotka radara v osnovnom sekretnaya do i vo vremya Vtoroj mirovoj vojny privela k tehnologicheskim dostizheniyam kotorye sdelali mikrovolny primenimymi na praktiktike Dliny voln v santimetrovom diapazone byli neobhodimy dlya togo chtoby malenkie radiolokacionnye antenny kotorye byli dostatochno kompaktnymi chtoby pomestitsya na samolyotah imeli dostatochno uzkuyu shirinu lucha dlya lokalizacii samolyotov protivnika Bylo obnaruzheno chto obychnye linii peredachi ispolzuemye dlya peredachi radiovoln imeyut chrezmernye poteri moshnosti na mikrovolnovyh chastotah i iz Bell Labs i iz Massachusetskogo tehnologicheskogo instituta nezavisimo izobreli volnovod v 1936 godu Barrou izobryol rupornuyu antennu v 1938 godu kak sredstvo dlya effektivnogo izlucheniya mikrovoln v volnovod ili iz nego V mikrovolnovom priyomnike trebovalsya nelinejnyj komponent kotoryj dejstvoval by kak detektor i smesitel na etih chastotah poskolku elektronnye lampy imeli slishkom bolshuyu yomkost Chtoby udovletvorit etomu trebovaniyu issledovateli vozrodili ustarevshuyu tehnologiyu tochechnyj kristallicheskij detektor detektor s koshachem usom kotoryj ispolzovalsya v kachestve demodulyatora v kristallicheskih radiopriyomnikah na rubezhe vekov do poyavleniya lampovyh priyomnikov Malaya yomkost poluprovodnikovyh perehodov pozvolyala im rabotat na sverhvysokih chastotah Pervye sovremennye kremnievye i germanievye diody byli razrabotany kak mikrovolnovye detektory v 1930 h godah i principah fiziki poluprovodnikov otkrytyh vo vremya razrabotki poluprovodnikov oni priveli k sozdaniyu poluprovodnikovoj elektroniki posle vojny Prototip magnetronnoj trubki s rezonatorom sozdannyj i v Universitete Birmingema 1940 god Pri ispolzovanii trubka ustanavlivalas mezhdu polyusami elektromagnita Pervaya kommercheskaya klistronnaya trubka General Electric 1940 g razrezannaya dlya demonstracii vnutrennej konstrukcii AN radiolokator vozdushnogo perehvata 10 GGc ispolzuemyj na amerikanskih i britanskih samolyotah vo vremya Vtoroj mirovoj vojny Mobilnaya mikrovolnovaya relejnaya stanciya armii SShA 1945 g demonstriruyushaya relejnye sistemy ispolzuyushie chastoty ot 01 do 4 9 GGc kotoryj mozhet peredavat do 8 telefonnyh zvonkov po luchu Pervye moshnye istochniki mikrovolnovogo izlucheniya byli izobreteny v nachale Vtoroj mirovoj vojny klistron Rasselom i Sigurdom Varianami iz Stenfordskogo universiteta v 1937 godu i magnetron Dzhonom Rendallom i iz universiteta Birmingema Velikobritaniya v 1940 godu Desyatisantimetrovyj 3 GGc SVCh radar ispolzovalsya na britanskih voennyh samolyotah v konce 1941 goda i kak okazalos izmenil pravila igry Reshenie Velikobritanii v 1940 godu podelitsya svoej mikrovolnovoj tehnologiej so svoim soyuznikom iz SShA missiya Tizard znachitelno sokratilo vojnu Radiacionnaya laboratoriya Massachusetskogo tehnologicheskogo instituta tajno sozdannaya v Massachusetskom tehnologicheskom institute v 1940 godu dlya issledovaniya radarov dala bolshuyu chast teoreticheskih znanij neobhodimyh dlya ispolzovaniya mikrovoln Pervye mikrovolnovye relejnye sistemy byli razrabotany vooruzhyonnymi silami soyuznikov blizhe k koncu vojny i ispolzovalis dlya zashishyonnyh setej svyazi na pole boya na evropejskom teatre voennyh dejstvij Posle Vtoroj mirovoj vojny Rupornaya antenna C diapazona v telefonnom kommutacionnom centre v Sietle prinadlezhashem seti mikrovolnovyh retranslyatorov Long Lines kompanii AT amp T postroennoj v 1960 h godahLinzovaya mikrovolnovaya antenna ispolzuemaya v radare dlya zenitnoj rakety 1954 godaPervaya kommercheskaya mikrovolnovaya pech Amana s na kuhne amerikanskogo avianosca Savanna v 1961 godu Posle Vtoroj mirovoj vojny mikrovolny stali shiroko ispolzovatsya v kommercheskih celyah Blagodarya svoej vysokoj chastote peredatchiki na ih osnove obladayut ochen bolshoj propusknoj sposobnostyu propusknoj sposobnostyu informacii odin mikrovolnovyj luch mozhet peredat desyatki tysyach telefonnyh zvonkov V 1950 1960 h godah v SShA i Evrope byli postroeny transkontinentalnye mikrovolnovye retranslyacionnye seti dlya obmena telefonnymi zvonkami mezhdu gorodami i rasprostraneniya televizionnyh programm V novoj promyshlennosti televizionnogo veshaniya nachinaya s 1940 h mikrovolnovye tarelki ispolzovalis dlya peredachi transportnyh kanalov video kanalov s mobilnyh televizionnyh stancij obratno v studiyu pozvolyaya translirovat distancionnye televizionnye peredachi Pervye sputniki svyazi byli zapusheny v 1960 h godah kotorye retranslirovali telefonnye zvonki i televidenie mezhdu udalyonnymi drug ot druga tochkami na Zemle s pomoshyu mikrovolnovyh luchej V 1964 godu Arno Penzias i Robert Vudro Vilson issleduya shum v sputnikovoj rupornoj antenne v Bell Labs Nyu Dzhersi obnaruzhili kosmicheskoe mikrovolnovoe fonovoe izluchenie Mikrovolnovaya RLS stala centralnoj tehnologiej ispolzuemoj v upravlenii vozdushnym dvizheniem morskoj navigacii protivovozdushnoj oborone obnaruzhenii ballisticheskih raket a pozzhe i vo mnogih drugih oblastyah Radiolokacionnaya i sputnikovaya svyaz posluzhili stimulom dlya razrabotki sovremennyh mikrovolnovyh antenn parabolicheskoj antenny naibolee rasprostranyonnyj tip antenny Kassegrena linzovoj antenny shelevoj antenny i fazirovannoj antennoj reshyotki Sposobnost korotkih voln bystro nagrevat materialy i gotovit pishu byla issledovana v 1930 h godah I F Muromcevym v Westinghouse a na Vsemirnoj vystavke v Chikago v 1933 godu prodemonstriroval prigotovlenie pishi s pomoshyu 60 MGc radioperedatchika V 1945 godu Persi Spenser inzhener rabotavshij nad radarom v Raytheon zametil chto mikrovolnovoe izluchenie magnetronnogo generatora rasplavilo shokoladnyj batonchik v ego karmane On issledoval prigotovlenie pishi s pomoshyu mikrovoln i izobryol mikrovolnovuyu pech sostoyashuyu iz magnetrona izluchayushego mikrovolny v zakrytuyu metallicheskuyu polost soderzhashuyu pishu kotoraya byla zapatentovana Raytheon 8 oktyabrya 1945 goda Iz za svoej stoimosti mikrovolnovye pechi iznachalno ispolzovalis na kuhnyah v uchrezhdeniyah no k 1986 godu primerno 25 domashnih hozyajstv v SShA imeli takuyu Mikrovolnovoj nagrev stal shiroko ispolzovatsya v kachestve promyshlennogo processa v takih otraslyah kak proizvodstvo plastmass a takzhe v kachestve lechebnogo sredstva dlya unichtozheniya rakovyh kletok v mikrovolnovoj gipertermii Lampa begushej volny LBV razrabotannaya v 1943 godu Rudolfom Kompfnerom i Dzhonom Pirsom obespechila moshnyj perestraivaemyj istochnik mikrovoln do 50 GGc i stala naibolee shiroko ispolzuemoj mikrovolnovoj lampoj pomimo povsemestno ispolzuemogo v mikrovolnovyh pechah magnetrona Semejstvo girotronnyh trubok razrabotannoe v Sovetskom Soyuze mozhet generirovat mikrovolny megavattnoj moshnosti do chastot millimetrovogo diapazona i ispolzuetsya v promyshlennom nagreve i issledovaniyah plazmy a takzhe dlya pitaniya uskoritelej chastic i yadernyh termoyadernyh reaktorov Tverdotelnye mikrovolnovye ustrojstva SVCh generator sostoyashij iz dioda Ganna vnutri obyomnogo rezonatora 1970 e godySovremennyj radar dlya izmereniya skorosti Na pravom konce mednoj rupornoj antenny nahoditsya diod Ganna seraya sborka kotoryj generiruet mikrovolny Razvitie poluprovodnikovoj elektroniki v 1950 h godah privelo k poyavleniyu pervyh tverdotelnyh mikrovolnovyh ustrojstv kotorye rabotali po novomu principu otricatelnoe differencialnoe soprotivlenie nekotorye iz dovoennyh mikrovolnovyh lamp takzhe ispolzovali otricatelnoe differencialnoe soprotivlenie Generator obratnoj svyazi i dvuhportovye usiliteli kotorye ispolzovalis na bolee nizkih chastotah stali nestabilnymi na mikrovolnovyh chastotah a generatory na osnove otricatelnogo differencialnogo soprotivleniya i usiliteli na osnove odnoportovyh ustrojstv takih kak diody rabotali luchshe Tunnelnyj diod izobretyonnyj v 1957 godu yaponskim fizikom Leo Esaki mog generirovat neskolko millivatt mikrovolnovoj moshnosti Ego izobretenie polozhilo nachalo poisku poluprovodnikovyh ustrojstv s otricatelnym differencialnym soprotivleniem dlya ispolzovaniya v kachestve mikrovolnovyh generatorov chto privelo k izobreteniyu lavinno prolyotnogo dioda v 1956 godu U T Ridom i Ralfom L Dzhonstonom i dioda Ganna v 1962 godu Dzh B Gannom Segodnya diody yavlyayutsya naibolee shiroko ispolzuemymi mikrovolnovymi istochnikami Byli razrabotany dva maloshumyashih poluprovodnikovyh usilitelya SVCh s otricatelnym differencialnym soprotivleniem rubinovyj mazer izobretyonnyj v 1953 godu Charlzom H Taunsom i H Dzh Zejgerom i varaktornyj parametricheskij usilitel razrabotannyj v 1956 godu Marionom Hajnsom Oni ispolzovalis dlya maloshumyashih mikrovolnovyh priyomnikov v radioteleskopah i nazemnyh sputnikovyh stanciyah Mazer privyol k razrabotke atomnyh chasov kotorye otschityvayut vremya ispolzuya tochnuyu mikrovolnovuyu chastotu izluchaemuyu atomami pri perehode elektrona mezhdu dvumya energeticheskimi urovnyami Shemy usilitelej s otricatelnym differencialnym soprotivleniem potrebovali izobreteniya novyh volnovodnyh komponentov takih kak cirkulyatory izolyatory i napravlennye otvetviteli V 1969 godu Kurokava vyvel matematicheskie usloviya ustojchivosti cepej s otricatelnym differencialnym soprotivleniem kotorye legli v osnovu konstrukcii mikrovolnovogo generatora Mikrovolnovye mikroshemy Mikropoloskovaya shema diapazona k u ispolzuemaya v sputnikovoj tarelke Do 1970 h godov SVCh ustrojstva i shemy byli gromozdkimi i dorogimi poetomu SVCh chastoty obychno ogranichivalis vyhodnym kaskadom peredatchikov i VCh vhodom priyomnikov a signaly geterodinirovalis do bolee nizkoj promezhutochnoj chastoty dlya obrabotki V period s 1970 h godov po nastoyashee vremya byli razrabotany kroshechnye nedorogie aktivnye tverdotelnye mikrovolnovye komponenty kotorye mogut byt ustanovleny na pechatnyh platah chto pozvolyaet shemam vypolnyat znachitelnuyu obrabotku signalov na mikrovolnovyh chastotah Eto sdelalo vozmozhnym sputnikovoe televidenie kabelnoe televidenie ustrojstva GPS i sovremennye besprovodnye ustrojstva takie kak smartfony Wi Fi i Bluetooth kotorye podklyuchayutsya k setyam s pomoshyu mikrovoln Mikropoloskovaya liniya peredachi ispolzuemaya na mikrovolnovyh chastotah byla izobretena s pomoshyu pechatnyh shem v 1950 h godah Vozmozhnost dyoshevo izgotavlivat shirokij spektr form na pechatnyh platah pozvolila sozdavat mikropoloskovye versii kondensatorov katushek induktivnosti rezonansnyh shlejfov razvetvitelej napravlennyh otvetvitelej diplekserov filtrov i antenn chto pozvolilo proektirovat kompaktnye mikrovolnovye shemy Tranzistory rabotayushie na sverhvysokih chastotah byli razrabotany v 1970 h godah Poluprovodnikovyj arsenid galliya GaAs imeet gorazdo bolee vysokuyu podvizhnost elektronov chem kremnij poetomu ustrojstva izgotovlennye iz etogo materiala mogut rabotat s chastotoj v 4 raza vyshe chem analogichnye ustrojstva iz kremniya Nachinaya s 1970 h godov GaAs ispolzovalsya dlya sozdaniya pervyh mikrovolnovyh tranzistorov i s teh por on dominiruet v sverhvysokochastotnyh poluprovodnikah MESFET vysokochastotnye polevye tranzistory na osnove GaAs ispolzuyushie perehody Shottki dlya zatvora razrabatyvalis nachinaya s 1968 goda i dostigli chastoty otsechki 100 GGc i v nastoyashee vremya yavlyayutsya naibolee shiroko ispolzuemymi aktivnymi mikrovolnovymi ustrojstvami Eshyo odno semejstvo tranzistorov s bolee vysokim predelom chastoty HEMT tranzistor s vysokoj podvizhnostyu elektronov polevoj tranzistor sdelannyj iz dvuh raznyh poluprovodnikov AlGaAs i GaAs s ispolzovaniem tehnologii geteroperehoda i analogichnyj HBT GaAs mozhet byt poluizoliruyushim chto pozvolyaet ispolzovat ego v kachestve podlozhki na kotoroj elektronnye shemy soderzhashie passivnye komponenty a takzhe tranzistory mozhno izgotovit metodom litografii K 1976 godu eto privelo k poyavleniyu pervyh integralnyh shem IS kotorye rabotali na mikrovolnovyh chastotah nazvannyh mikrovonovymi monolitnymi integralnymi shemami MMIC Slovo monolitnyj bylo dobavleno chtoby otlichit ih ot mikropoloskovyh pechatnyh plat kotorye nazyvalis mikrovolnovymi integralnymi shemami MIC S teh por takzhe byli razrabotany kremnievye MMIC Segodnya MMIC stali rabochimi loshadkami kak analogovoj tak i cifrovoj vysokochastotnoj elektroniki pozvolyaya izgotavlivat odnokristalnye mikrovolnovye priyomniki shirokopolosnye usiliteli modemy i mikroprocessory PrimechaniyaHitchcock R Timothy Radio frequency and Microwave Radiation American Industrial Hygiene Assn 2004 P 1 ISBN 978 1931504553 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Kumar Sanjay Concepts and Applications of Microwave Engineering PHI Learning Pvt Ltd 2014 P 3 ISBN 978 8120349353 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Jones Graham A National Association of Broadcasters Engineering Handbook 10th Ed Taylor amp Francis 2013 P 6 ISBN 978 1136034107 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Sorrentino R and Bianchi Giovanni 2010 Microwave and RF Engineering Arhivnaya kopiya ot 8 maya 2020 na Wayback Machine John Wiley amp Sons p 4 ISBN 047066021X Pozar David Microwave engineering Hoboken NJ Wiley 2012 ISBN 0470631554 Covidien ClosureRFG neopr venefit covidien com Data obrasheniya 19 maya 2016 Arhivirovano 18 noyabrya 2015 goda Seybold John S Introduction to RF Propagation John Wiley and Sons 2005 P 55 58 ISBN 978 0471743682 Arhivnaya kopiya ot 16 aprelya 2021 na Wayback Machine Golio Mike RF and Microwave Passive and Active Technologies Mike Golio Janet Golio CRC Press 2007 P I 2 I 4 ISBN 978 1420006728 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Karmel Paul R Introduction to Electromagnetic and Microwave Engineering Paul R Karmel Gabriel D Colef John Wiley and Sons 1998 P 1 ISBN 9780471177814 Arhivnaya kopiya ot 16 aprelya 2021 na Wayback Machine Microwave Oscillator Arhivirovano 30 oktyabrya 2013 goda notes by Sisodia M L Microwaves Introduction To Circuits Devices And Antennas New Age International 2007 P 1 4 1 7 ISBN 978 8122413380 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Liou Kuo Nan An introduction to atmospheric radiation Academic Press ISBN 978 0 12 451451 5 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine IEEE 802 20 Mobile Broadband Wireless Access MBWA neopr Official web site Data obrasheniya 20 avgusta 2011 Arhivirovano 20 avgusta 2011 goda ALMA website neopr Data obrasheniya 21 sentyabrya 2011 Arhivirovano 6 oktyabrya 2011 goda Welcome to ALMA neopr Data obrasheniya 25 maya 2011 Arhivirovano 23 iyunya 2016 goda Wright E L Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy Measuring and Modeling the Universe W L Freedman Cambridge University Press 2004 P 291 ISBN 978 0 521 75576 4 The way to new energy neopr ITER 4 noyabrya 2011 Data obrasheniya 8 noyabrya 2011 Arhivirovano 2 noyabrya 2011 goda Silent Guardian Protection System Less than Lethal Directed Energy Protection raytheon com Frequency Letter bands Microwave Encyclopedia Microwaves101 website Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE 2016 05 14 Arhivirovano iz originala 2 iyulya 2018 Data obrasheniya 1 iyulya 2018 RF and Microwave Applications and Systems CRC Press 2007 ISBN 978 1420006711 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine See eEngineer Radio Frequency Band Designations neopr Radioing com Data obrasheniya 8 noyabrya 2011 Arhivirovano 4 oktyabrya 2011 goda PC Mojo Webs with MOJO from Cave Creek AZ Frequency Letter bands Microwave Encyclopedia neopr Microwaves101 com 25 aprelya 2008 Data obrasheniya 8 noyabrya 2011 Arhivirovano 14 iyulya 2014 goda Letter Designations of Microwave Bands Arhivnaya kopiya ot 29 aprelya 2021 na Wayback Machine Skolnik Merrill I 2001 Introduction to Radar Systems Third Ed p 522 McGraw Hill 1962 Edition full text Nave Rod Interaction of Radiation with Matter neopr HyperPhysics Data obrasheniya 20 oktyabrya 2014 Arhivirovano 2 noyabrya 2014 goda Goldsmith JR December 1997 Epidemiologic evidence relevant to radar microwave effects Environmental Health Perspectives 105 Suppl 6 1579 1587 doi 10 2307 3433674 PMID 9467086 Andjus R K 1955 Reanimation of rats from body temperatures between 0 and 1 C by microwave diathermy The Journal of Physiology 128 3 541 546 doi 10 1113 jphysiol 1955 sp005323 PMID 13243347 Resources for You Radiation Emitting Products neopr US Food and Drug Administration home page U S Food and Drug Administration Data obrasheniya 20 oktyabrya 2014 Arhivirovano 24 noyabrya 2014 goda Hong Sungook Wireless From Marconi s Black box to the Audion ISBN 978 0262082983 Roer T G Microwave Electronic Devices ISBN 978 1461525004 Arhivnaya kopiya ot 27 aprelya 2021 na Wayback Machine Sarkar T K History of Wireless ISBN 978 0471783015 Emerson D T The work of Jagdish Chandra Bose 100 years of MM wave research neopr National Radio Astronomy Observatory fevral 1998 Data obrasheniya 5 iyunya 2021 Arhivirovano 20 marta 2012 goda Packard Karle S September 1984 The Origin of Waveguides A Case of Multiple Rediscovery PDF IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques MTT 32 9 961 969 Bibcode 1984ITMTT 32 961P doi 10 1109 tmtt 1984 1132809 Arhivirovano PDF 5 marta 2016 Data obrasheniya 24 marta 2015 Strutt William Lord Rayleigh February 1897 On the passage of electric waves through tubes or the vibrations of dielectric cylinders Philosophical Magazine 43 261 125 132 doi 10 1080 14786449708620969 Arhivirovano 5 iyunya 2021 Data obrasheniya 5 iyunya 2021 Kizer George Digital Microwave Communication Engineering Point to Point Microwave Systems John Wiley and Sons 2013 P 7 ISBN 978 1118636800 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Lee Thomas H Planar Microwave Engineering A Practical Guide to Theory Measurement and Circuits Vol 1 Cambridge University Press 2004 P 18 118 ISBN 978 0521835268 Arhivnaya kopiya ot 28 marta 2014 na Wayback Machine Microwaves span the English Channel PDF Short Wave Craft Vol 6 no 5 New York Popular Book Co September 1935 pp 262 310 Data obrasheniya 24 marta 2015 Free E E August 1931 Searchlight radio with the new 7 inch waves PDF Radio News Vol 8 no 2 New York Radio Science Publications pp 107 109 Data obrasheniya 24 marta 2015 Ayto John 20th century words 2002 P 269 ISBN 978 7560028743 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Riordan Michael Crystal fire the invention of the transistor and the birth of the information age Michael Riordan Lillian Hoddeson US W W Norton amp Company 1988 P 89 92 ISBN 978 0 393 31851 7 Arhivnaya kopiya ot 5 iyunya 2021 na Wayback Machine Cooking with Short Waves PDF Short Wave Craft 4 7 November 1933 Data obrasheniya 23 marta 2015 Kurokawa K July 1969 Some Basic Characteristics of Broadband Negative Resistance Oscillator Circuits Bell System Tech J 48 6 1937 1955 doi 10 1002 j 1538 7305 1969 tb01158 x Data obrasheniya 8 dekabrya 2012 SsylkiEM Talk Uchebniki i instrumenty dlya SVCh tehniki Tablica razmerov volnovodov millimetrovogo i mikrovolnovogo diapazona

14 Июл, 2025 / 10:46
NiNa.Az

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто
© 2019 NiNa.Az - Все права защищены.
Авторские права: Dadash Mammadov