Mikrofale to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami ultrakrótkimi, zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe np: 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz)[1], częstotliwość = 3·109 – 3·1012 Hz, a długości λ = 10−4 – 0,1 m [2]. W elektronice stosowanie sygnałów o częstotliwościach mikrofalowych oznacza, że rozmiary urządzenia (w najprostszym przypadku falowodu) są zbliżone do długości fali przenoszonego sygnału i opis obwodu przy pomocy elementów o stałych skupionych nie jest wystarczająco dokładny.
Spis treści |
Promieniowanie mikrofalowe może być pochłaniane przez materię na dwa różne sposoby. Pierwszym z nich jest polaryzacja dipolowa. Jeśli w materiale są cząsteczki chemiczne będące dipolami, to w wyniku działania pola elektrycznego fali elektromagnetycznej starają się ustawić zgodnie z kierunkiem i zwrotem tego pola. Wektor pola elektrycznego zmienia zwrot co pół okresu fali promieniowania. Dipole zmieniają więc również ustawienie, podążając za polem. Podczas obrotów uderzają w sąsiadujące z nimi cząsteczki, przekazując im nabytą od promieniowania energię. Te przekazują ją kolejnym i w ten sposób ciepło rozprzestrzenia się w materiale. Mechanizm polaryzacji dipolowej, odpowiada za ogrzewanie jednak tylko substancje, których cząsteczki są dipolami, takie jak woda, metanol, DMF, octan etylu, chloroform, chlorek metylenu, kwas octowy. Substancje takie jak heksan, benzen, eter dietylowy czy czterochlorek węgla nie ogrzewają się pod wpływem promieniowania mikrofalowego.
Drugi mechanizm pochłaniania promieniowania mikrofalowego opiera się na przewodnictwie jonowym. Gdy w materiale znajdują się jony, zaczynają one przemieszczać się zgodnie z kierunkiem pola elektrycznego: dodatnie w jedną, a ujemne w przeciwną stronę. Zderzając się przy tym z innymi cząsteczkami, powodują rozprzestrzenianie się energii cieplnej w materiale.
Istnienie fal elektromagnetycznych, którymi są też mikrofale, przewidział jako wniosek z równań odkrytych przez siebie James Clerk Maxwell w 1864 roku. Pierwsze doświadczenia, przeprowadzone przez H. Hertza, pokazujące istnienie fal elektromagnetycznych wysyłały i odbierały fale w zakresie UHF zaliczanym do mikrofal. Rozwój techniki i teorii mikrofal wystąpił dopiero w latach 30. XX w okresie prac nad radarami.
Ziemska atmosfera pochłania całkowicie promieniowanie mikrofalowe o częstotliwości powyżej 300 GHz.
Podstawowe zastosowania mikrofal to radar i łączność
Większość zastosowań opiera się na zakresie fal od 1 do 40 GHz.
| Symbol | Zakres częstotliwości |
|---|---|
| L Band | 1–2 GHz |
| S Band | 2–4 GHz |
| C Band | 4–8 GHz |
| X Band | 8–12 GHz |
| Ku | 12–18 GHz |
| K Band | 18–26 GHz |
| Ka | 26–40 GHz |
| Z Band | 299,9–300 GHz |
Według nowego podziału:
| Symbol | Zakres częstotliwości |
|---|---|
| A | poniżej 250 MHz |
| B | 250–500 MHz |
| C | 500–1000 MHz |
| D | 1–2 GHz |
| E | 2–3 GHz |
| F | 3–4 GHz |
| G | 4–6 GHz |
| H | 6–8 GHz |
| I | 8–10 GHz |
| J | 10–20 GHz |
| K | 20–40 GHz |
| L | 40–60 GHz |
| M | 60–100 GHz |
Postacie związane z badaniem i wykorzystywaniem mikrofal: Michael Faraday, James Maxwell, Heinrich Hertz, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Lord Kelvin, Oliver Heaviside, John William Strutt, Oliver Lodge.
| ||||||||||||||
| ||||||||
