Mikrowelle &Mikrowellenerzeugung | Wie funktionieren sie?

Mikrowellenkommunikation

Mikrowellen bedeuten hohe Frequenzen über 300 MHz und bestehen aus Wellen mit kurzer Wellenlänge von weniger als 1 m. Diese elektromagnetischen Wellen, die hohe Frequenzen haben, aber eine kurze Wellenlänge haben, werden Mikrowellen genannt. Die Kommunikation, die durch Mikrowellen erfolgt, wird als Mikrowellenkommunikation bezeichnet. Mit anderen Worten, die Kommunikation, bei der Mikrowellen als Übertragungsmedium verwendet werden, wird als Mikrowellenkommunikation bezeichnet.

Rolle von EM-Wellen und Antennen in der Mikrowellenkommunikation

Bei der Mikrowellenkommunikation werden die modulierten Signale durch eine Antenne in die Atmosphäre abgestrahlt, während die Empfangsantenne diese Informationssignale empfängt. Mikrowellen hängen hauptsächlich von den Resonanzhohlräumen und Wellenleitern ab, durch die Mikrowellen erzeugt und übertragen werden (der metallische Hohlraum oder leere Hohlraum im leitfähigen Material, der auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist, wird Hohlraumresonatoren genannt). Die Übertragung von Mikrowellen erfolgt durch elektromagnetische Wellen, die auch als Sichtlicht der Kommunikation bezeichnet werden. Eine Sichtlinienkommunikation ist im Allgemeinen diejenige Kommunikation, bei der die Informationssignale ohne physisches Medium in der Atmosphäre übertragen werden und die Empfangsantenne die Signale empfängt. Zu beachten ist, dass bei einer Sichtverbindung beide Antennen am Sende- und Empfangsturm gegenüberstehen müssen.
Mikrowellen (0,3–300 GHz) werden entsprechend ihrer Bänder in drei Gruppen eingeteilt.

Ultrahochfrequenzband (UHF)

Dieses Frequenzband ist (0,3 GHz bis 3 GHz) reicht.

Superhochfrequenzband (SHF)

Dieses Frequenzband reicht von (3 GHz bis 30 GHz).

Extrahochfrequenzband (EHF)

Dieses Frequenzband ist (30 GHz bis 300 GHz) reicht.

Aufgrund einiger Einschränkungen der herkömmlichen Röhren, d. h. Induktivität und Kapazitätsgleichgewicht zwischen den Elektroden, der Geschwindigkeit der Elektronen von einer Elektrode zu anderen Elektroden usw. Eine Mikrowellenerzeugung ist mit ihnen nicht möglich. Es müssen einige spezielle Röhren verwendet werden, da Mikrowellen in wenigen Watt bis zu hundert Watt erzeugt werden können. Zu diesem Zweck gibt es einige spezielle Röhren, sogenannte Mikrowellengeneratoren, die häufig als Mikrowellengeneratoren in der Mikrowellenkommunikation verwendet werden. Dh Magnetron, Klystron, Wanderfeldröhre. Welche werden auch als Mikrowellenoszillatoren und Mikrowellenverstärker verwendet? Hier werden wir das Magnetron der Mikrowellenröhre im Detail erklären.

Was ist Magnetron und wie funktioniert es?

Eine zylindrische Diode, die als Mikrowellenoszillator in der Mikrowellenkommunikation verwendet wird, wird als Magnetron bezeichnet. Mit anderen Worten wird das Magnetron in der Mikrowellenkommunikation als Mikrowellengenerator verwendet. Die Wissenschaftler Randall und Boot aus Großbritannien haben diese Magnetronröhre erfunden.

Magnetron-Konstruktion

Aufbauweise ist das Magnetron im Grunde zylindrisch. Ein Magnetron besteht aus acht permanenten Kupferanodenhohlräumen um eine beheizte Wolframkathode. Die Anzahl der Kavitäten muss im Magnetron gerade sein. Die Größe der Hohlräume richtet sich im Allgemeinen nach der Oszillationsfrequenz. Alle Hohlräume werden bei 300 oder 450 hergestellt. Ein Koaxialkabel wird mit einem der Hohlräume verbunden, um die gewünschte Ausgangsmikrowelle zu erhalten. Bei der Erzeugung hoher Mikrowellen werden Wellenleiter verwendet, um das Ausgangssignal zu erhalten.

Das Arbeitsprinzip des Hohlraummagnetrons ist das gleiche wie das der Wanderfeldröhre. Demnach werden die hohen Mikrowellenfrequenzen durch das Zusammenwirken von radialem elektrischem Feld und axialem Magnetfeld erzeugt. Wenn wir also die Mikrowellenfrequenzen vergessen, müssen wir ein elektrisches Feld um die Magnetronröhre herum erzeugen. Wie in den Abbildungen gezeigt.

  Das elektrische Feld erzeugt eine Bewegung in einer geraden Linie zwischen Kathode und Anode, während das Magnetfeld eine kreisförmige Bewegung erzeugt. Aus diesem Grund verlaufen die von der beheizten Kathode emittierten Elektronen aufgrund der Wechselwirkung zwischen elektrischem und magnetischem Feld nicht in einer geraden Linie.

                         Wenn der Magnetfeldwert Null ist, dann geht das emittierte Elektron direkt um die Anode herum. Zu diesem Zeitpunkt gibt es nur eine elektrische Feldwirkung, wie in der Abbildung mit der X-Linie gezeigt. Aber wenn die magnetische Feldstärke etwas ansteigt, dann ist der Elektronenpfad nicht mehr so ​​gerade wie vorher, sondern er wird ein wenig gekrümmt, wie in der Abbildung mit der Y-Linie gezeigt.
Diese Technik ist sehr fortschrittlich, um hochfrequente Mikrowellen zu erzeugen, da das emittierte Elektron seine Geschwindigkeit erreicht, wenn es sich der Anodenelektrode nähert erhöht sich aufgrund der Wirkung des Magnetfelds. Aber wenn das Magnetfeld weiter erhöht wird, kann das emittierte Elektron die Anode nicht erreichen, sondern berührt nur die Anodenelektrode und kommt aufgrund der Wirkung eines Magnetfelds zur Kathode zurück, wie in der Abbildung mit der Z-Linie gezeigt. Dies wird als Abschneiden des Feldes bezeichnet. Wenn wir das Magnetfeld weiter erhöhen, strahlen die emittierten Elektronen aus und kommen wieder zur Kathode zurück, was wiederum die Kathode weiter auf einen gefährlichen Temperaturwert aufheizt.

Daraus schlossen wir, dass wir die gewünschte Mikrowellenfrequenz erhalten können, wenn wir einen bestimmten Magnetfeldwert um die Magnetronröhre herum bereitstellen und aufrechterhalten. Magnetron erzeugt eine Mikrowellenfrequenz von 900 MHz bis 2,5 GHz mit einer Leistung von 300 Watt bis 10.000 Watt, während es mit einem Wirkungsgrad von etwa 70 % arbeitet.