Microondas: conceptos básicos, aplicaciones y efectos

Pruebe Nuestro Instrumento Para Eliminar Los Problemas





¿Qué son las microondas?

Las microondas se refieren a los rayos electromagnéticos con frecuencias entre 300MHz y 300GHz en el espectro electromagnético. Las microondas son pequeñas en comparación con las ondas utilizadas en la radiodifusión. Su rango está entre las ondas de radio y las ondas infrarrojas. Las microondas viajan en línea recta y se verán afectadas levemente por la troposfera. No necesitan ningún medio para viajar. Los metales reflejarán estas ondas. Los no metales como el vidrio y las partículas son parcialmente transparentes a estas ondas.

Las microondas son adecuadas para transmisión inalámbrica de señales de tener mayor ancho de banda. Las microondas se utilizan con mayor frecuencia en comunicaciones por satélite, señales de radar, teléfonos y aplicaciones de navegación. Otras aplicaciones donde las microondas se utilizan son tratamientos médicos, materiales de secado y en el hogar para la preparación de alimentos.




Prácticamente, una técnica de microondas tiende a alejarse de las resistencias, condensadores e inductores utilizados con ondas de radio de baja frecuencia. En cambio, la teoría distribuida y de líneas de transmisión es un método más útil para el diseño y análisis. En lugar de utilizar líneas de cable abierto y coaxiales a frecuencias más bajas, se utilizan guías de ondas. Y los elementos agrupados y los circuitos sintonizados se reemplazan por resonadores de cavidad o líneas resonantes. Incluso a frecuencias más altas, donde la longitud de onda de las ondas electromagnéticas se vuelve pequeña en comparación con el tamaño de las estructuras utilizadas para procesarlas, el microondas se ha convertido en la última tecnología y se utilizan los métodos de la óptica. Las fuentes de microondas de alta potencia utilizan tubos de vacío especializados para generar microondas.

Aplicaciones y usos de microondas:

Las aplicaciones más comunes están dentro del rango de 1 a 40 GHz. Las microondas son adecuadas para la transmisión inalámbrica (protocolo de LAN inalámbrica Ex-Bluetooth) señales que tienen un mayor ancho de banda. Las microondas se usan comúnmente en sistemas de radar donde el radar usa radiación de microondas para detectar el alcance, la distancia y otras características de los dispositivos de detección y las aplicaciones de banda ancha móvil. La tecnología de microondas se utiliza en radio para radiodifusión y telecomunicaciones de transmisión porque debido a su pequeña longitud de onda, las ondas altamente direccionales son más pequeñas y, por lo tanto, más prácticas de lo que serían en longitudes de onda más largas (frecuencias más bajas) antes de la introducción de la transmisión por fibra óptica. Las microondas se utilizan generalmente en el teléfono para comunicaciones de larga distancia.



Espectro electromagnético

Espectro electromagnético

Varias otras aplicaciones donde las microondas utilizadas son tratamientos médicos, la calefacción por microondas se utiliza para secar y curar productos, y en los hogares para la preparación de alimentos (hornos microondas).

Una aplicación de microondas-horno microondas:

El horno microondas se usa comúnmente para cocinar sin usar agua. La alta energía del microondas hace girar las moléculas polares de agua, grasa y azúcares del alimento. Esta rotación causa fricción que resulta en generación de calor. Este proceso se llama calentamiento dieléctrico. La excitación del microondas es casi uniforme, por lo que la comida se calentará uniformemente. La cocción en el microondas es rápida, eficiente y segura.


PIEZAS-HORNO-MICROONDAS

PIEZAS-HORNO-MICROONDAS

El horno de microondas consta de un transformador de alto voltaje que pasa energía al magnetrón, una cámara de magnetrón, una unidad de control de magnetrón, una guía de ondas y la cámara de cocción. La energía en el horno de microondas tiene una frecuencia de 2,45 GHz con una longitud de onda de 12,24 cm. El microondas se propaga como ciclos alternos de modo que las moléculas polares (un extremo positivo y el otro extremo negativo) se alinean según los ciclos alternos. Esta autoalineación provoca la rotación de las moléculas polares. Las moléculas polares en rotación golpean otras moléculas y las ponen en movimiento. El calentamiento inducido por microondas es más eficiente si el tejido tiene un alto contenido de agua, ya que hay moléculas de agua libres para rotar. Las grasas, azúcares, agua congelada, etc. muestran menos calentamiento dieléctrico debido a la presencia de menos moléculas de agua libres. El microondas cocina primero la parte exterior de los alimentos y luego la parte interior de forma similar a la cocción normal con una llama.

La cámara de cocción del horno microondas es una jaula de Faraday que evita que el microondas se filtre al medio ambiente. La puerta de vidrio del horno ayuda a ver el interior del horno. La jaula de Faraday, así como la puerta, están bien protegidas mediante una malla conductora para mantener el blindaje. Las perforaciones en la malla son de menor tamaño por lo que el microondas no puede escapar a través de la malla. La eficiencia eléctrica del horno de microondas es alta ya que el horno convierte solo una parte del energía eléctrica . Un horno típico consume 1100 energía eléctrica para producir 700 vatios de energía de microondas. Los 400 vatios restantes se disipan como calor en el magnetrón. Se requiere energía adicional para operar otros componentes del horno como una lámpara, motor de la plataforma giratoria del ventilador de enfriamiento, etc.

Bandas de microondas:

Las microondas se encuentran en el extremo superior del espectro de radio, pero comúnmente son diferentes de las ondas de radio según la tecnología que las usa. Las microondas se dividen en subbandas en función de sus longitudes de onda, que proporcionan información diferente. Las bandas de frecuencia de las microondas son las siguientes:

Bandas de microondas

Bandas de microondas

Bandas de frecuencia de microondas y su rango de frecuencia.

Bandas de frecuencia de microondas y su rango de frecuencia.

Banda L:

Las bandas L tienen un rango de frecuencia entre 1 GHz y 2 GHz y su longitud de onda en el espacio libre es de 15 cm a 30 cm. Estos rangos de ondas se utilizan en navegaciones, teléfonos móviles GSM y en aplicaciones militares. Se pueden utilizar para medir la humedad del suelo de las selvas tropicales.

Banda S:

Las microondas de banda S tienen un rango de frecuencia entre 2 GHz y 4 GHz y su rango de longitud de onda es de 7,5 cm a 15 cm. Estas ondas se pueden utilizar en balizas de navegación, comunicaciones ópticas y redes inalámbricas.

Banda C:

Las ondas de la banda C tienen un rango entre 4 GHz y 8 GHz y su longitud de onda está entre 3,75 cm y 7,5 cm. Las microondas de banda C penetran los terrones, el polvo, el humo, la nieve y la lluvia para revelar la superficie de la tierra. Estas microondas se pueden utilizar en telecomunicaciones de radio de larga distancia.

Banda X:

El rango de frecuencia para microondas de banda S es de 8 GHz a 12 GHz con una longitud de onda entre 25 mm y 37,5 mm. Estas ondas se utilizan en comunicaciones por satélite, comunicaciones de banda ancha, radares, comunicaciones espaciales y señales de radioaficionados.

Aplicaciones de radar usando microondas

Aplicaciones de radar usando microondas

Banda Ku:

Banda Ku

Medidor de ondas para medir en la banda Ku

Estas ondas ocupan el rango de frecuencia entre 12 GHz y 18 GHz y tienen una longitud de onda entre 16,7 mm y 25 mm. 'Ku' se refiere a Quartz-under. Estas ondas se utilizan en las comunicaciones por satélite para medir los cambios en la energía de los pulsos de microondas y pueden determinar la velocidad y la dirección del viento cerca de las zonas costeras.

K-Band y Ka-Band:

El rango de frecuencia para ondas de banda K entre 18 GHz y 26,5 GHz. Estas ondas tienen una longitud de onda entre 11,3 mm y 16,7 mm. Para la banda Ka, el rango de frecuencia es de 26,5 GHz a 40 GHz y están ocupando la longitud de onda entre 5 mm y 11,3 mm. Estas ondas se utilizan en comunicaciones por satélite, observaciones astronómicas y radares. Los radares en este rango de frecuencia proporcionan corto alcance, alta resolución y grandes cantidades de datos a la tasa de renovación.

Banda V:

Esta banda permanece para una alta atenuación. Las aplicaciones de radar están limitadas para una pequeña gama de aplicaciones. El rango de frecuencia de estas ondas es de 50 GHz a 75 GHz. La longitud de onda de estas microondas está entre 4.0 mm y 6.0 mm. Hay algunas bandas más como U, E, W, F, D y P que tienen frecuencias muy altas que se utilizan en varias aplicaciones.

Radiación de microondas y su efecto sobre la salud:

La radiación es una energía que proviene de una fuente y viaja a través de algún medio o espacio. Generalmente, la radiación de RF será producida por varios dispositivos como transmisores de radio y televisión, calentadores de inducción y calentadores dieléctricos. La radiación de microondas será producida por dispositivos de radar, antenas parabólicas y hornos de microondas.

Radiación de microondas y su efecto sobre la salud

Efecto de radiación de microondas después de una llamada telefónica

Efecto de radiación de microondas después de una llamada telefónica

Debido a la radiación de microondas, la temperatura corporal puede aumentar. Existe un mayor riesgo de daño por calor con órganos que tienen un mal control de la temperatura, como el cristalino de los ojos. Dado que la energía de radiación absorbida por el cuerpo varía con la frecuencia, medir la tasa de absorción es muy difícil.

5 Ventajas de utilizar la tecnología de microondas:

  1. No requiere ninguna conexión por cable.
  2. Pueden transportar grandes cantidades de información debido a sus altas frecuencias operativas.
  3. Podemos acceder a más canales.
  4. Compra de terrenos a bajo costo: cada torre ocupa un área pequeña.
  5. Las señales de alta frecuencia / longitud de onda corta requieren una antena pequeña.

5 Desventajas:

  1. Atenuación por objetos sólidos: pájaros, lluvia, nieve y niebla.
  2. Es mucho más caro construir torres largas.
  3. Reflejado de superficies planas como agua y metal.
  4. Difractado (dividido) alrededor de objetos sólidos.
  5. Refractada por la atmósfera, provocando que el rayo se proyecte lejos del receptor.

Ahora ha entendido el concepto de microondas y las aplicaciones y efectos del artículo anterior, por lo que si tiene alguna consulta sobre el tema anterior o el tema eléctrico y proyectos electronicos deje la sección de comentarios a continuación.

Autor de la foto:

  • Bandas de microondas por gstatic
  • Medidor de ondas para medir en la banda Ku By gstatic
  • Efecto de radiación de microondas después de una llamada telefónica Por wikimedia