Geração de microondas e microondas | Como eles funcionam?

Comunicação por microondas

Microondas significam frequências altas que 300 MHz e são compostas por ondas curtas menores que 1m. Então, aquelas ondas eletromagnéticas que têm altas frequências, mas com comprimentos de onda curtos, são chamadas de micro-ondas. A comunicação que é feita através de micro-ondas é chamada de comunicação por micro-ondas. Em outras palavras, a comunicação em que as micro-ondas são usadas como meio de transmissão é chamada de comunicação por micro-ondas.

Papel das Ondas EM e Antenas na Comunicação por Microondas

Na comunicação por micro-ondas, os sinais modulados são irradiados através de uma antena na atmosfera enquanto a antena receptora recebe esses sinais de informação. As microondas dependem principalmente das cavidades ressonantes e guias de onda através das quais as microondas são geradas e transmitidas (a cavidade metálica ou cavidade vazia presente no material condutor que é sintonizado em uma frequência específica é chamada de ressonadores de cavidade). A transmissão de microondas é feita através de ondas eletromagnéticas que também são chamadas de luz de visão de comunicação. Uma comunicação de linha de visão é geralmente aquela comunicação na qual os sinais de informação são transmitidos na atmosfera sem qualquer meio físico e a antena receptora recebe os sinais. Note-se que em uma comunicação de linha de visão ambas as antenas devem estar frente a frente nas torres de transmissão e recepção.
Microondas (0,3—300Ghz) são categorizados em três grupos de acordo com suas bandas.

Banda de ultra-alta frequência (UHF)

Esta banda de frequência é (0,3 GHz a 3 GHz).

Banda de frequência super alta (SHF)

Esta banda de frequência é (3 GHz a 30 GHz).

Banda de alta frequência extra (EHF)

Esta banda de frequência é (30 GHz a 300 GHz).

Devido a algumas limitações dos tubos convencionais, ou seja, indutância e equilíbrio de capacitância entre os eletrodos, a velocidade dos elétrons de um eletrodo para outros eletrodos, etc. A geração de micro-ondas não é possível a partir deles. Há necessidade de usar alguns tubos especiais através de microondas pode ser gerado em poucos watts até cem watts. Para isso, existem alguns tubos especiais chamados geradores de micro-ondas que são frequentemente usados ​​como geradores de micro-ondas na comunicação por micro-ondas. Ou seja Magnetron, klystron, tubo de ondas viajantes. Quais são usados ​​como osciladores de micro-ondas e amplificadores de micro-ondas também? Aqui vamos explicar em detalhes o magnetron do tubo de microondas.

O que é Magnetron e como funciona?

Um diodo cilíndrico que é usado como oscilador de micro-ondas na comunicação de micro-ondas é chamado de magnetron. Em outras palavras, o magnetron é usado na comunicação por micro-ondas como gerador de micro-ondas. Os cientistas Randall e Boot da Grã-Bretanha inventaram este tubo de magnetron.

Construção do Magnetron

Magnetron sábio de construção é basicamente de forma cilíndrica. Um magnetron é composto por oito cavidades de ânodo de cobre permanentes em torno de um cátodo de tungstênio aquecido. O número de cavidades deve ser par no magnetron. O tamanho das cavidades é geralmente mantido de acordo com a frequência de oscilação. Todas as cavidades são feitas em 300 ou 450. O cabo coaxial é conectado a uma das cavidades para obter as micro-ondas de saída desejadas. Ao gerar guias de ondas de micro-ondas altas são usados ​​para obter o sinal de saída.

O princípio de funcionamento do magnetron de cavidade é o mesmo do tubo de onda viajante. De acordo com isso, as altas frequências de micro-ondas são geradas pela interação do campo elétrico radial e do campo magnético axial. Então, esquecendo as frequências de micro-ondas, devemos fornecer um campo elétrico ao redor do tubo do magnetron. Conforme mostrado nas figuras.

  O campo elétrico produz movimento em linha reta b/w cátodo e ânodo, enquanto o campo magnético produz movimento circular. É por isso que os elétrons emitidos do cátodo aquecido não seguem em linha reta devido à interação b/w campo elétrico e campo magnético.

                         Quando o valor do campo magnético é zero, o elétron emitido vai diretamente para o ânodo ao redor. Há apenas efeito de campo elétrico sobre ele nesse momento, como mostrado na figura com a linha X. Mas quando a intensidade de um campo magnético aumenta um pouco, o caminho do elétron não é tão reto como antes, mas se torna um pouco curvado, como mostrado na figura com a linha Y.
Esta técnica é muito progressiva para gerar microondas de alta frequência porque quando o elétron emitido se aproxima do eletrodo anódico sua velocidade aumenta devido ao efeito do campo magnético. Mas quando o campo magnético é aumentado ainda mais, o elétron emitido não pode alcançar o ânodo, mas apenas toca o eletrodo do ânodo e volta ao cátodo devido ao efeito de um campo magnético, conforme mostrado na figura com a linha Z. Isso é chamado de cortar o campo. Da mesma forma, se continuarmos aumentando o campo magnético, os elétrons emitidos irradiam e voltam ao cátodo novamente, o que, por sua vez, aquece o cátodo mais até um valor de temperatura perigoso.

Assim concluímos que se fornecermos e mantivermos um certo valor de campo magnético ao redor do tubo de magnetron, podemos obter a frequência desejada de micro-ondas. Magnetron produz frequência de micro-ondas de 900 MHz a 2,5 GHz com potência de 3oo watt a 10k watt, enquanto funciona com cerca de 70% de eficiência.