Микробранови

Микробранови — електромагнетни бранови со бранова должина подолга од онаа на инфрацрвената светлина, но пократка од онаа на радио брановите.

Експериментирање за пренос на микробранови (лабораторија на НАСА)

Откривање и својства

Микробрановите, познати уште како радио бранови со супервисока честота (анг. super-high frequency - SHF), имаат бранова должина што се движи во опсегот од еден метар до еден милиметар, или еквивалентно, со честоти помеѓу 300 MHz (0,3 GHz) и 300 GHz. Сепак границите помеѓу долниот дел на инфрацрвената светлина, микробрановите и UHF радио брановите се условни и имаат различна примена во различни области.

Постоењето на електромагнетните бранови, што во горниот дел на спектарот се нарекуваат микробранови, било предвидено од Џемс Кларк Максвел во 1864 година со познатите равенки на Максвел. Во 1888 година Хајнрих Херц бил првиот кој го демонстрирал постоењето на електромагнетни бранови, со изградба на уред што емитувал и детектирал радио бранови во UHF подрачјето.

Бидејќи микробрановите се многу подолги во споредба со светлосните бранови, тие имаат помала енергија и потешко се детектираат. Точноста со која може да се утврди локацијата на изворот на брановите, се намалува со зголемувањето на должината на бранот. Затоа е потешко да се одреди местото на еден извор на микробранови, отколку на светлосниот извор.

Над 300 GHz апсорбирањето на електромагнетните зраци од страна на Земјината атмосфера е толку големо што таа е практично непробојна за електромагнетното зрачење со овие честоти. За уште повисоки честоти, во т.н. инфрацрвен и оптички честотен опсег атмосферата повторно станува транспарентна, односно брановите можат да се пробијат.

Добивање

Микробрановата печка во домаќинството ги користи микробрановите за загревање на храната

Микробрановите може да се добијат со помош на различни уреди кои се класифицираат во две категории: полуспроводнички уреди и вакуум уреди. Полуспроводничките уреди се произведуваат од полуспроводници како што се силициумот или галиум арсенидот, и ги вклучуваат транзисторите со ефект на поле (FET), биполарните транзистори (BJT), Гановите диоди (TED) итн. IMPATT диоди.

Развиени се различни специјализирани верзии на обичните транзистори кои работат со поголема брзина, што можат да се користат за високочестотни намени. Вакуум уредите, или поинаку кажано, уредите со радиолампи, работат на принципот на насочено движење на електроните во вакуум под влијание на управувачко електрично или магнетно поле. Радиолампи за ултрависоки честоти се магнетроните, клистроните, т.н. лампи со патувачки бран (анг. TWT - traveling-wave tube) и жиротроните.

Интегралните кола за SHF опсегот, наречени MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), најчесто се произведуваат на галиум-арсенидни плочи.

Употреба

Пресек на внатрешноста на магнетрон што се користи кај микробрановите печки

Кај микробрановите печки се користи посебен генератор, т.н. магнетрон, за производство на микробранови со честота од околу 2,45 GHz, со цел за подготовка на храна. Микробрановите ја подготвуваат храната со тоа што ги тераат молекулите на водата во прехранбените производи да вибрираат. Вибрациите произведуваат топлина што ја загрева храната. Имајќи предвид дека органскиот материјал е составен главно од вода, на овој начин храната се подготвува многу лесно.

Микробрановите се користат во програмите на комуникациските сателити, бидејќи тие лесно поминуваат низ Земјината атмосфера, со помалку интеракција, за разлика од брановите со ниска честота. Покрај тоа, микробрановите имаат поширок опсег отколку радио брановите од остатокот на спектарот.

Радарите ја откриваат локацијата, брзината и другите одлики на оддалечени тела преку насочено зрачење на радио бранови од UHF или SHF опсегот и прифаќање на рефлексијата на брановите од овие тела.

Безжичните LAN протоколи, како што се Bluetooth и IEEE802.11g и b спецификација, исто така користат ги микробрановите во индустрискиот опсег од 2,4 GHz (за уредите што емитуваат во овие опсези не е потребна посебна дозвола), а протоколот IEEE802.11a го користи индустрискиот опсег од 5 GHz. Во многу земји (без САД) е дозволен безжичен пренос на интернет на поголеми растојанија (до 25 km) во опсегот 3.5 – 4 GHz.

Честотни појаси на микробрановите

Микробрановиот спектар обично се дефинира како електромагнетна енергија што се движи од околу 1 GHz до 100 GHz во честота, но постарата употреба вклучува и пониски честоти. Најчестата примена е во рамките честотниот опсег од 1 до 40 GHz. Честотните појаси на микробрановите, дефинирани од страна RSGB (Radio Society of Great Britain), се прикажани во табелата:

Антена за микробранови

Назив	Честота
L појас	1 до 2 GHz
S појас	2 до 4 GHz
C појас	4 до 8 GHz
X појас	8 до 12 GHz
Ku појас	12 до 18 GHz
K појас	18 до 26.5 GHz
Ka појас	26.5 до 40 GHz
Q појас	30 до 50 GHz
U појас	40 до 60 GHz
V појас	50 до 75 GHz
E појас	60 до 90 GHz
W појас	75 до 110 GHz
F појас	90 до 140 GHz
D појас	110 до 170 GHz

Поврзано

• Микробранова печка