Mikrotalasi
Mikrotalasi su deo EM spektra kao deo radijskog spektra, ali ipak se navodi odvojeno od njega. Ti talasi su poznati i pod imenom radarski talasi. Područje mikrotalasnog spektra obuhvata talasne dužine od 1 mm (milimetara) do 30 cm (centimetara) odnosno frekvencije od 1 GHz do 300 GHz (gigaherca; 1 GHz = 1×109 Hz).[1][2][3][4][5] Različiti izvori definišu različite frekventne opsege kao mikrotalasne; gornja široka definicija uključuje UHF i EHF (milimetarsko talasne) opsege. Češća definicija u radio-frekvencijskom inženjerstvu je opseg između 1 i 100 GHz (talasne dužine između 0,3 m i 3 mm).[2] U svim slučajevima, mikrotalasi uključuju ceo SHF opsega (3 do 30 GHz, ili 10 do 1 cm) najmanje. Frekvencije u mikrotalasnom opsegu se često nazivaju njihovim IEEE oznakama radarskog opsega: S, C, X, Ku, K, ili Ka opseg, ili sličnim NATO ili EU oznakama.
Prefiks micro- mikrotalasu nema za cilj da sugeriše talasnu dužinu u mikrometarskom opsegu. Umesto toga, to ukazuje da su mikrotalasi „mali” (imaju kraće talasne dužine), u poređenju sa radio talasima koji su se koristili pre mikrotalasne tehnologije. Granice između dalekog infracrvenog, terahercnog zračenja, mikrotalasa i ultra-visokih frekvencija radio talasa su prilično proizvoljne i koriste se različito između različitih oblasti proučavanja.
Mikrotalasi putuju po liniji vidljivosti; za razliku od radio talasa niže frekvencije, oni se ne difraktuju oko brda, ne prate površinu zemlje kao površinski talasi zemlje, niti se reflektuju od jonosfere, tako da su zemaljske mikrotalasne komunikacione veze ograničene vizuelnim horizontom na oko 40 mi (64 km). Na visokom kraju opsega, oni su apsorbovani gasovima u atmosferi, ograničavajući praktične komunikacijske udaljenosti na oko kilometar. Mikrotalasi se široko koriste u savremenoj tehnologiji, na primer u komunikacionim vezama od tačke do tačke, bežičnim mrežama, mikrotalasnim radio relejnim mrežama, radarima, komunikaciji putem satelita i svemirskih letelica, medicinskoj dijatermiji i lečenju raka, daljinskoj detekciji, radio astronomiji, akceleratorima čestica, spektroskopiji, industrijskom grejanju, sistemima za izbegavanje sudara, otvarači garažnih vrata i sistemima za ulazak bez ključa, kao i za kuvanje hrane u mikrotalasnim pećnicama.
Elektromagnetni spektar uredi
Mikrotalasi zauzimaju mesto u elektromagnetnom spektru sa frekvencijom iznad običnih radio talasa, a ispod infracrvene svetlosti:
| Elektromagnetni spektar | ||||
|---|---|---|---|---|
| Naziv | Talasna dužina | Frekvencija (Hz) | Foton energija (eV) | |
| Gama zraci | < 0,02 nm | > 15 EHz | > 62.1 keV | |
| Rendgenski zraci | 0,01 nm – 10 nm | 30 EHz – 30 PHz | 124 keV – 124 eV | |
| Ultraljubičasto zračenje | 10 nm – 400 nm | 30 PHz – 750 THz | 124 eV – 3 eV | |
| Vidljiva svetlost | 390 nm – 750 nm | 770 THz – 400 THz | 3,2 eV – 1,7 eV | |
| Infracrveno zračenje | 750 nm – 1 mm | 400 THz – 300 GHz | 1,7 eV – 1,24 meV | |
| Mikrotalasi | 1 mm – 1 m | 300 GHz – 300 MHz | 1,24 meV – 1,24 µeV | |
| Radio talasi | 1 m – 100 km | 300 MHz – 3 kHz | 1,24 µeV – 12,4 feV | |
U opisima elektromagnetnog spektra, neki izvori klasifikuju mikrotalase kao radio talase, podskup radiotalasnog opsega; dok drugi klasifikuju mikrotalase i radio talase kao različite vrste zračenja. Ovo je proizvoljna razlika.
Pojasi mikrospektra uredi
| Naziv | Frekvencija |
|---|---|
| L pojas | 1 do 2 GHz |
| S pojas | 2 do 4 GHz |
| C pojas | 4 do 8 GHz |
| X pojas | 8 do 12 GHz |
| Ku pojas | 12 do 18 GHz |
| K pojas | 18 do 26.5 GHz |
| Ka pojas | 26.5 do 40 GHz |
| Q pojas | 30 do 50 GHz |
| U pojas | 40 do 60 GHz |
| V pojas | 50 do 75 GHz |
| E pojas | 60 do 90 GHz |
| W pojas | 75 do 110 GHz |
| F pojas | 90 do 140 GHz |
| D pojas | 110 do 170 GHz |
Propagacija uredi
.svg){kind=spacer}
Mikrotalasi putuju isključivo putem vidnog polja; za razliku od radio talasa niže frekvencije, oni ne putuju kao zemaljski talasi koji prate konturu Zemlje, niti se odbijaju od jonosfere (nebeski talasi).[6] Iako na donjem kraju opsega mogu da prođu kroz zidove zgrade dovoljno za koristan prijem, obično su potrebna prava prolaza do prve Fresnelove zone. Zbog toga su na površini Zemlje mikrotalasne komunikacione veze ograničene vizuelnim horizontom na oko 30-40 milja (48-64 km). Mikrotalasi se apsorbuju vlagom u atmosferi, a slabljenje se povećava sa frekvencijom, postajući značajan faktor (kišno izbleđivanje) na visokom kraju opsega. Počevši od oko 40 GHz, atmosferski gasovi takođe počinju da apsorbuju mikrotalase, tako da je iznad ove frekvencije mikrotalasni prenos ograničen na nekoliko kilometara. Struktura spektralnog pojasa uzrokuje apsorpcione pikove na određenim frekvencijama (pogledajte grafikon desno). Iznad 100 GHz, apsorpcija elektromagnetnog zračenja Zemljine atmosfere je toliko velika da je zapravo neprozirna, sve dok atmosfera ponovo ne postane providna u takozvanim infracrvenim i optičkim opsezima frekvencija.
Troposfersko rasipanje uredi
U mikrotalasnom snopu usmerenom pod uglom u nebo, mala količina energije će biti nasumično raspršena dok snop prolazi kroz troposferu.[6] Osetljivi prijemnik izvan horizonta sa antenom visokog pojačanja usmerenom na tu oblast troposfere može da uhvati signal. Ova tehnika je korišćena na frekvencijama između 0,45 i 5 GHz u komunikacionim sistemima troposferskog rasejanja (troposkater) za komunikaciju izvan horizonta, na udaljenostima do 300 km.
Dizajn i analiza uredi
Termin mikrotalasna takođe ima više tehničko značenje u elektromagnetici i teoriji kola.[7][8] Aparati i tehnike se mogu kvalitativno opisati kao „mikrotalasni” kada su talasne dužine signala otprilike iste kao i dimenzije kola, tako da je teorija kola sa zbirnim elementima netačna, i umesto toga su korisniji metodi elementa distribuiranog kola i teorije prenosnih linija za projektovanje i analizu.
Kao posledica toga, praktična mikrotalasna kola imaju tendenciju da se udalje od diskretnih otpornika, kondenzatora i induktora koji se koriste sa radio talasima niže frekvencije. Otvoreni i koaksijalni vodovi za prenos koji se koriste na nižim frekvencijama zamenjeni su talasovodima i trakastim linijama, a podešena kola sa zbirnim elementima su zamenjena rezonatorima sa šupljinama ili rezonantnim stubovima.[7] Zauzvrat, na još višim frekvencijama, gde talasna dužina elektromagnetnih talasa postaje mala u poređenju sa veličinom struktura koje se koriste za njihovu obradu, mikrotalasne tehnike postaju neadekvatne, a koriste se metode optike.
Istorija uredi
Postojanje mikrotalasa predvideo je godine 1864. Džejms Maksvel y svojim formulama. Hajnrih Herc prvi je dokazao njihovo postojanje sa napravom koja je detektrovala i odašiljala mikrotalase na UHF (ultravisoke frekvencije) području. Praktična upotreba počela je u 20. veku (1931).
Upotreba uredi
Mikrotalasi se danas koriste u mikrotalasnoj peći, mobilnoj telefoniji (GSM npr. radi i na 1.9 GHz), komunakacionim satelitima i radarima.
Reference uredi
- ^ Hitchcock, R. Timothy (2004). Radio-frequency and Microwave Radiation. American Industrial Hygiene Assn. str. 1. ISBN 978-1931504553.
- ^ a b Kumar, Sanjay; Shukla, Saurabh (2014). Concepts and Applications of Microwave Engineering. PHI Learning Pvt. Ltd. str. 3. ISBN 978-8120349353.
- ^ Jones, Graham A.; Layer, David H.; Osenkowsky, Thomas G. (2013). National Association of Broadcasters Engineering Handbook, 10th Ed. Taylor & Francis. str. 6. ISBN 978-1136034107.
- ^ Pozar, David M. (1990). Microwave Engineering. Addison-Wesley. ISBN 0-201-50418-9..
- ^ Sorrentino, Roberto; Bianchi, Giovanni (30. 4. 2010). Microwave and RF Engineering. John Wiley & Sons. str. 4. ISBN 978-0470660218..
- ^ a b Seybold, John S. (2005). Introduction to RF Propagation. John Wiley and Sons. str. 55—58. ISBN 978-0471743682.
- ^ a b Golio, Mike; Golio, Janet (2007). RF and Microwave Passive and Active Technologies. CRC Press. str. I.2—I.4. ISBN 978-1420006728.
- ^ Karmel, Paul R.; Colef, Gabriel D.; Camisa, Raymond L. (1998). Introduction to Electromagnetic and Microwave Engineering. John Wiley and Sons. str. 1. ISBN 9780471177814.
Literatura uredi
- Hitchcock, R. Timothy (2004). Radio-frequency and Microwave Radiation. American Industrial Hygiene Assn. str. 1. ISBN 978-1931504553.
- Sisodia, M. L. (2007). Microwaves: Introduction To Circuits, Devices And Antennas. New Age International. str. 1.4—1.7. ISBN 978-8122413380.
- Liou, Kuo-Nan (2002). An introduction to atmospheric radiation. Academic Press. str. 2. ISBN 978-0-12-451451-5. Pristupljeno 12. 7. 2010.
- Boithais, Lucien (1987). Radio Wave Propagation. New York, NY: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-006433-4.
- Rawer, Karl (1993). Wave Propagation in the Ionosphere. Dordrecht, NL: Kluwer Acad. Publ. ISBN 0-7923-0775-5.
- Pocock, Emil (2010). „Propagation of Radio Signals”. Ur.: Silver, H. Ward; Wilson, Mark J. The ARRL Handbook for Radio Communications (88th izd.). Newington, CT: American Radio Relay League. Chapter 19. ISBN 978-0-87259-095-3.
- Blanarovich, Yuri (VE3BMV, K3BU) (jun 1980). „Electromagnetic wave propagation by conduction”. CQ Magazine. str. 44. Arhivirano iz originala 04. 12. 2021. g. Pristupljeno 16. 11. 2021.
- Ghasemi, Adbollah; Abedi, Ali; Ghasemi, Farshid (2016). Propagation Engineering in Wireless Communication (2nd izd.). Springer. ISBN 978-3-319-32783-9.
- Westman, H.P.; et al., ur. (1968). Reference Data for Radio Engineers (Fifth izd.). Howard W. Sams and Co. ISBN 0-672-20678-1. LCCN 43-14665.
- Paris, Demetrius T.; Hurd, F. Kenneth (1969). Basic Electromagnetic Theory. New York, NY: McGraw Hill. Chapter 8. ISBN 0-07-048470-8.
- Seybold, John S. (2005). Introduction to RF Propagation. John Wiley and Sons. str. 3—10. ISBN 0471743682.
- Coutaz, Jean-Louis; Garet, Frederic; Wallace, Vincent P. (2018). Principles of Terahertz Time-Domain Spectroscopy: An Introductory Textbook. CRC Press. str. 18. ISBN 9781351356367.
- Siegel, Peter (2002). „Studying the Energy of the Universe”. Education materials. NASA website. Arhivirano iz originala 20. 06. 2021. g. Pristupljeno 19. 5. 2021.
- DeSoto, Clinton B. (1936). 200 meters & Down - The Story of Amateur Radio. Newington, CT: The American Radio Relay League. str. 132—146. ISBN 0-87259-001-1.
- Hull, G.W. (mart 1967). „Nonreciprocal characteristics of a 1500 km HF ionospheric path”. Proceedings of the IEEE. 55 (3): 426—427. doi:10.1109/PROC.1967.5516;
- Jull, G. W.; Pettersen, G. W. E. (1964). „Origin of non-reciprocity on high-frequency ionospheric paths”. Nature. 201 (4918): 483—484. Bibcode:1964Natur.201..483J. S2CID 4181453. doi:10.1038/201483a0.
- Davies, Kenneth (1990). Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series. 31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd / The Institution of Electrical Engineers. str. 184—186. ISBN 0-86341-186-X.
- Jacobs, George; Cohen, Theodore J. (1982). Shortwave Propagation Handbook. Hicksville, NY: CQ Publishing. str. 130–135. ISBN 978-0-943016-00-9.
Spoljašnje veze uredi
- EM Talk, Microwave Engineering Tutorials and Tools
- Millimeter Wave Arhivirano na sajtu Wayback Machine (9. jun 2013) and Microwave Waveguide dimension chart.
- „WSPR propagation conditions”. wsprnet.org (map). Pristupljeno 2020-12-04.
- „Network of CW signal decoders for realtime analysis”. Reverse Beacon Network. Pristupljeno 2020-12-04.