Magnetrontechniek: 5 belangrijke factoren die ermee verband houden

Discussiepunten

• Inleiding tot microgolftechniek
• Een korte geschiedenis van Microwave Engineering
• Eigenschappen van microgolftechniek
• Voordelen en nadelen van microgolftechniek
• Toepassingen van microgolftechniek
• Veelgestelde vragen over Microwave Engineering.

Inleiding tot microgolftechniek

Het frequentiebereik van de microgolf is typisch 100 Mega Hertz tot 1000 Giga Hertz. Het bereik omvat niet alleen het microgolfdomein, maar ook het radiofrequentiedomein. Typisch microgolfdomein heeft een frequentiebereik van 3 MHz tot 300 GHz. De corresponderende elektrische golflengte ligt tussen 10 cm en 1 mm. Signalen met millimetergolflengten worden vaak millimetergolven genoemd. Vanwege het hoge frequentiebereik, typisch circuit theorie problemen kunnen de microgolftechnische problemen niet oplossen.

Microgolfcomponenten werken over het algemeen als verdeelde elementen. De verschijnselen doen zich voor wanneer de stroom- en spanningsfase variëren. Bij lagere frequenties wordt de golflengte groter. Dat is de reden waarom er onbeduidende faseveranderingen zijn over de afmeting van het apparaat.

De stellingen van Maxwell zijn een van de meest gebruikte stellingen in dit domein.

Radars voor vliegtuigdetectoren,

Krediet van het beeld: Boekvoed, Radar-hatzerim-1-1, CC BY-SA 3.0

Een korte geschiedenis van Microwave Engineering

Magnetrontechniek is een van de jonge en welvarende vakgebieden van de techniek. De ontwikkeling begon bijna 50 jaar geleden. De vooruitgang in dit digitale tijdperk op verschillende gebieden zorgt ervoor dat het microgolf- en RF-domein live wordt.

In het jaar 1873 kwam James Clerk Maxwell met de grondbeginselen van de elektromagnetische theorie. In de Verenigde Staten werd een uniek laboratorium, genaamd - Radiation Laboratory, opgericht aan het Massachusetts Institute of Technology om de radartheorie te bestuderen, onderzoeken en ontwikkelen. Diverse gerenommeerde wetenschappers waaronder – HA Bethe, RH Dicke, II Rabi, JS Schwinger en diverse vooraanstaande wetenschappers waren destijds aanwezig voor de ontwikkeling op het gebied van RF en Microwave.

Communicatietechnologieën die microgolfsystemen gebruiken, begonnen zich kort na de uitvinding van Radar te ontwikkelen. De brede bandbreedtes en de voortplanting van de gezichtslijn van microgolftechnologieën zijn noodzakelijk gebleken voor zowel terrestrische als satellietcommunicatie. Tegenwoordig wordt er onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van economische geminiaturiseerde microgolfcomponenten.

Eigenschappen van microgolven

Microwave Engineering houdt zich bezig met microgolfsignalen. Laten we enkele kenmerken van het microgolfdomein analyseren. 

1. Microgolfsignalen hebben kortere golflengten.
2. De ionosfeer kan de microgolf niet reflecteren.
3. Microgolfsignalen worden gereflecteerd door de geleidende oppervlakken.
4. Microgolfsignalen worden gemakkelijk verzwakt binnen kortere afstanden.
5. Een dun laagje kabel is voldoende voor het verzenden van microgolfsignalen.

Weet over transmissielijnen. Klik hier!

Voordelen en nadelen van microgolftechniek

Magnetron techniek komt met zowel zijn voor- als nadelen. Ze worden in de latere secties besproken.

Voordelen van Microwave Engineering

Microgolven hebben verschillende voordelen ten opzichte van andere domeinen. Laten we er enkele bespreken.

1. Magnetron heeft een grotere bandbreedte. Er kunnen dus meer gegevens worden verzonden. Voor dit voordeel worden microgolfsignalen gebruikt in point-to-point-communicatie.
2. Microgolfantennes hebben een hogere versterking.
3. De grootte van de antenne wordt kleiner naarmate de frequenties hoger zijn en de golflengte korter.
4. Omdat microgolven in HF tot VHF liggen, wordt er een zeer kleine hoeveelheid stroom verbruikt.
5. Microgolfsignalen zorgen voor een effectief reflectiegebied voor de radarsystemen.
6. Voortplanting van de zichtlijn helpt het effect van vervaging te verminderen.

Nadelen van microgolven

Microgolftechniek heeft ook enkele beperkingen. Laten we er enkele bespreken.

1. Microgolfbronnen zijn aanzienlijk duurder. Ook zijn de installatiekosten hoog voor verschillende soorten apparatuur.
2. Microgolfapparatuur en -systemen zijn aanzienlijk en nemen meer ruimte in beslag. Er wordt echter onderzoek gedaan naar apparaten die minder ruimte in beslag nemen.
3. Microgolfsystemen hebben enige tijd last van elektromagnetische interferentie.
4. Inefficiëntie als gevolg van elektrische stroom kan dit veroorzaken.

Toepassingen van microgolftechniek

Hoge frequenties en kortere golflengten van microgolfsystemen veroorzaken problemen bij het circuit analyse. Maar deze unieke eigenschappen bieden kansen voor de toepassing van het microgolfsysteem. De onderstaande overwegingen kunnen nuttig zijn voor de praktijk.

• De antenne heeft de eigenschap dat de versterking van de antenne proportioneel gerelateerd is aan de grootte van de antenne. Nu, voor een hogere operationele frequentie, is de antenneversterking relatief groter voor een gegeven fysieke antenne-afmeting. Het heeft ook grote gevolgen bij het implementeren van een microgolfsysteem.
• Bij hogere frequenties wordt meer bandbreedte gewonnen (die weer direct gerelateerd is aan de datasnelheid). 1% BW van 500 Mega Hertz betekent 5 Mega Hertz. Het kan een gegevenssnelheid van ongeveer 5 megabyte per seconde opleveren.
• Magnetron heeft de eigenschap van zichtlijn en de ionosfeer kan ze niet reflecteren.
• Een van de eigenschappen van microgolfsignalen, gekoppeld aan een versterking van antennes, maakt het uniek en wenselijk.
• Verschillende soorten resonanties zoals moleculair, atomair en nucleair gebeuren bij magnetron frequentiebereiken. Dit opent het veld voor verschillende toepassingen in de basiswetenschap, teledetectie, medische wetenschap enz.

1. De belangrijkste toepassing van RF en microgolven in de wereld van vandaag is in draadloze technologieën. Technologieën zoals - draadloze communicatie, draadloze netwerken, draadloze beveiligingssystemen, radarsystemen, medische techniek en teledetectie.
   • Het hedendaagse telefoniesysteem is geëvolueerd met het concept van hergebruik van cellulaire frequenties, voorgesteld in 1947 bij Bell Labs. Maar het werd praktisch geïmplementeerd in het jaar 1970. In de tussentijd nam de vraag naar draadloze communicatie toe en werd miniaturisatie van apparaten ontwikkeld. Later werden verschillende communicaties zoals - 2G, 2.5G, 3G, 3.5G, 3.75G, 4G ontwikkeld met behulp van het microgolfsysteem.
2. Satellietcommunicatie is ook afhankelijk van RF- en microgolftechnologieën. Satellieten zijn ontwikkeld voor het leveren van mobiele data, video's en dataverbindingen voor de hele wereld. Kleine satellietsystemen zoals GPS en DBS doen het geweldig.
3. Draadloze lokale netwerken of WLAN's verbinden computers op korte afstand en bieden snelle netwerken. Het is ook een toepassing van microgolven. De vraag naar WLAN's neemt met de dag toe en zal ook in de toekomst hoge eisen stellen.
4. Een andere toepassing van microgolven is ultrabreedbandradio. Hier neemt het omroepsignaal een enorme frequentieband in beslag, maar heeft het een laag vermogensniveau. Het is een voorzorgsmaatregel om interferentie met andere systemen te vermijden.
5. Radar & militaire toepassingen: Radarsystemen hebben verschillende toepassingen in Defensie- en militante gebieden, ook op winstgevende en op onderzoek gebaseerde gebieden. Radar wordt doorgaans gebruikt om vreemde voorwerpen op het grondgebied van de gebruiker in de lucht en op de grond te detecteren en te markeren. Het wordt ook gebruikt bij raketgeleiding en vuurbesturing.
6. In de commerciële sector worden radarsystemen gebruikt in ATC (luchtverkeersleiding), bewegingsdetectie (zoals openen en sluiten van de deur, veiligheidsalarmen), het vermijden van botsingen met voertuigen, het meten van de afstand vanaf een punt.
7. Microgolfradiometrie is een andere toepassing.

Microstrip-circuit voor satelliettelevisie

Zie ook  Magnetronresonatoren: 5 belangrijke factoren die ermee verband houden

Krediet van het beeld:satellietkaart, LNB gedemonteerd, gemarkeerd als openbaar domein, meer informatie over Wikimedia Commons

Veelgestelde vragen over Microwave Engineering

1. Wat is het frequentiebereik voor RF en microgolven?

• Antwoord: RF varieert van 30 MHz tot 300 MHz en microgolven variëren van 300 MHz tot 300 GHz.

2. Wat zijn de frequentiebanden van microgolven?

• Antwoord: Er zijn 13 verschillende frequentiebanden in het microgolfbereik. De onderstaande lijst illustreert ze.

3. Noem enkele nadelen van microgolven.

• Antwoord: Microgolftechniek heeft ook enkele beperkingen. Laten we er enkele bespreken.

1. Microgolfbronnen zijn aanzienlijk duurder. Ook zijn de installatiekosten hoog voor verschillende soorten apparatuur.
2. Microgolfapparatuur en -systemen zijn aanzienlijk en nemen meer ruimte in beslag. Er wordt echter onderzoek gedaan naar apparaten die minder ruimte in beslag nemen.
3. Microgolfsystemen hebben enige tijd last van elektromagnetische interferentie.
4. Inefficiëntie als gevolg van elektrische stroom kan dit veroorzaken.

Omslagafbeelding door: VENSTERAANPASSING

Soedipta Roy

Hallo, ik ben Sudipta Roy. Ik heb B. Tech in elektronica gedaan. Ik ben een elektronica-liefhebber en houd mij momenteel bezig met elektronica en communicatie. Ik heb een grote interesse in het verkennen van moderne technologieën zoals AI en Machine Learning. Mijn geschriften zijn gewijd aan het verstrekken van nauwkeurige en bijgewerkte gegevens aan alle leerlingen. Iemand helpen bij het opdoen van kennis geeft mij enorm veel plezier.
Laten we verbinding maken via LinkedIn –

Zie ook  VHDL-proces- en installatiehandleiding: 3 belangrijke feiten