ریز موج چیست و چه کاربردهایی دارد؟

به امواج الکترومغناطیسی که دارای طول موج کمتری از امواج رادیویی و بیشتر از امواج فرو سرخ باشند، ریز موج اطلاق می شود. یعنی امواجی از انرژی الکتریکی و مغناطیسی که با یکدیگر در فضا حرکت می کنند. برای این که بدانید کاربرد ریز موج چیست با ادامه مطلب همراه ما باشید.

کاربرد ریز موج چیست؟

ریز موج یا امواج مایکروویو نوعی امواج الکترومغناطیسی می باشند که طول موج کوتاه و بسامد خیلی بالایی دارند. با توجه به این که این امواج برد کوتاهی حدود چند متر دارند اما قدرت نفوذشان بالا است. استفاده از پیشوند میکرو یا مایکرو به قرار گرفتن طول موج این امواج در ناحیه میکرون ربطی ندارد.

بلکه یعنی در برابر امواج استفاده شده در انتشار رادیویی ناچیز هستند و طول موج کوتاه تری در مقایسه با آن ها دارند. ریز موج ها دارای طول موج کمتری از امواج رادیویی و بیشتر از امواج فرو سرخ می باشند. طول موج مایکروویو بین ۱میلی متر تا ۳۰ سانتی متر متغیر می باشد.

طول موج یک میلی متر با بسامد ۳۰۰ گیگاهرتز متناظر بوده و طول موج ۳۰ سانتی متر با بسامد ۱ گیگاهرتز متناظر می باشد. البته روی مرزهای این تعریف، اختلاف نظر وجود داشته و برخی آن را از ۰.۳ میلی متر در نظر می گیرند. در ادامه با این که کاربرد ریز موج ها چیست بیشتر آشنا می شوید.

ریز موج

ریز موج ها یا امواج مایکروویو شکلی از تشعشعات الکترومغناطیسی یعنی امواجی از انرژی الکتریکی و مغناطیسی می باشند که با یکدیگر در فضا حرکت می کنند. هر چند ریز موج ها نخستین بار در سال ۱۸۸۶ توسط هرتز ابداع شدند و تحت مطالعه قرار گرفتند برای کارایی عملی ابتدا بایستی مولدهای مناسبی همچون کلایسترون و مگنترون اختراع می شد.

به ریز موج ها امواج رادیویی با طول موج کوتاه هم اطلاق می شود. محدوده فرکانس ریز موج ها همانطور که اشاره شد بین ۱ گیگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز می باشد. توسط لامپ های خلاء کلایسترون و مگنترون فرکانس هایی تا حد گیگاهرتز تولید خواهد شد. اگر می خواهید بدانید ماهیت ریز موج ها چیست باید گفت این امواج ماهیت یک طرفه دارند.

ریز موج ها به صورت مستقیم منتقل می شوند و برای برقراری ارتباط بهینه به آنتن های همردیف احتیاج است. این روش انتقال موثر است زیرا تداخل را کاهش داده و موج قادر است در مکان معینی متمرکز گردد. ایراد روش انتشار خط این است که به آنتن بلندی نیاز دارد زیرا آنتن های کوتاه با تداخل همراه می شوند.

همچنین انحنای زمین ممکن است به عنوان مانعی جهت انتقال ریزموج ها عمل نماید. ریز موج نسبت به امواج رادیویی فاصله کوتاهی را طی می کند از این رو به نصب تقویت کننده بین آنتن ها نیاز است. در ضمن پیشوند مایکروویو به طول موج در محدوده میکرومتر اشاره نداشته بلکه به معنی این است که ریز موج ها نسبت به امواج استفاده شده در انتشار رادیویی کوچک بوده و طول موج کوتاه تری دارند.

ویژگی ریز موج ها

اگر مایلید بدانید ویژگی ریز موج ها چیست ؟ در پاسخ موارد زیر قابل ذکر می باشد:

• این امواج در خطوط مستقیم حرکت می‌کنند، به این ترتیب ایستگاه‌های فرستنده و گیرنده باید به شکل دقیق و در راستای هم قرار داشته باشند.
• از آن جا که انتقال ریزموج ها یک طرفه بوده، گیرنده های موجود در یک ردیف می‌توانند سیگنال‌ها را بدون تداخل دریافت نمایند.
• نحوه انتشار ریزموج ها انتشار خط دید می باشد. از این رو، برج هایی که ایستگاه ها روی آن ها واقع می شوند، بایستی به گونه‌ای قرار گیرند که انحنای زمین یا موانع دیگر در ارتباط ایجاد اختلال نکند.
• ریزموج ها نمی توانند از ساختمان ها عبور کنند، بنابراین گیرنده های داخلی زیاد کارامد نیستند.
• ریزموج ها اغلب توسط لایه های جوی شکسته شده و تغییر جهت می دهند. تایم رسیدن پرتوهای شکسته شده به مقصد نسبت به تایم رسیدن پرتوهای مستقیم بیشتر می باشد.

آنتن های مورد نیاز برای ارسال و دریافت ریز موج ها

برای ارسال و دریافت ریز موج ها دو نوع آنتن تک جهتی لازم است از جمله:

۱. آنتن دیش پارابولیک

این آنتن توسط ایستگاه گیرنده استفاده می شود و سهمی شکل بوده و کل انرژی را به صورت پرتو کوچکی جمع آوری و به سیگنال قوی با نسبت سیگنال به نویز بالا ارسال می کند.

۲. آنتن شیپوری

آنتن شیپوری ساقه ای با سر خمیده دارد. در ایستگاه های فرستنده، امواج خارج شده از ساقه توسط سر خمیده آن به شکل مجموعه ای پرتوهای موازی انتشار می یابند. در ایستگاه های گیرنده، پرتوها از طریق سر جمع آوری و در ساقه انکسار می یابند.

کاربرد ریز موج ها

سوال شد که کاربرد ریز موج ها چیست ؟ در این بخش به کاربرد این امواج می پردازیم. ریز موج ها در عرصه های مختلفی کارایی دارند. در صنعت از این امواج برای خشک کردن و عمل آوری تخته لایه، لاستیک و رزین، تهیه نان، دونات، پخت چیپس سیب زمینی استفاده می شود.

امواج مایکروویو انرژی زیادی دارند و به راحتی می توانند اجسام را داغ یا ذوب نمایند. از این رو یکی از کاربرد های اصلی ریز موج ها در گرمایش صنعتی می باشد. از این امواج در طیف سنجی چرخشی هم استفاده می شود. از مهمترین کاربردهای ریزموج ها عبارت است از:

سامانه های ارتباطی

این امواج حمل کننده های اصلی انتقال داده پر سرعت میان ایستگاه های روی زمین و بین ایستگاه های زمینی و ماهواره ها و کاوشگرهای فضایی می باشند. ریز موج ها در برخی تکنیک های ارتباطی نظیر ارتباطات ماهواره ای، سلولی، نقطه به نقطه، فضاپیما، ارتباط بی سیم، ارتباط نوری و …. مورد استفاده قرار می گیرند.

فرکانس بالا و قدرت انتشار با سرعت نور ریز موج ها را قادر ساخته تا سیگنال را با کمترین تلفات در فواصل طولانی ارسال نمایند.

سیستم رادار

سیستم رادار یا تشخیص و ناوبری توسط امواج رادیویی از این امواج برای تعیین محل مانع بهره می برد. ریز موج ها به راحتی در فضا و جو منتشر می شوند. این قابلیت امواج به تعیین شکل و مکان یابی دقیق مانع می پردازد. امواج منتشر شده از آنتن فرستنده به سمت هدف هدایت شده و در برخورد با جسم هدف، قسمتی از انرژی انعکاس یافته و نتایج درباره مانع حاصل می شود.

قابل ذکر است پرتوهای رادار از پالس های کوتاه امواج مایکروویو تشکیل شده اند. می توان فاصله کشتی یا هواپیما را با اندازه گیری زمانی که طول کشیده تا چنین پالسی به جسم مدنظر برسد و بعد از انعکاس از آن مجددا به آنتن رادار بازگردد، تعیین نمود. همچنین توسط تغییر فرکانس پالس موج انعکاس یافته ناشی از اثر دوپلر می توان به اندازه گیری سرعت اجسام پرداخت.

از رادار مایکروویو جهت هدایت کشتی و هواپیما و برای شناساندن رانندگان پر سرعت هم استفاده می شود. امواج مایکروویو می توانند به ابرهای دود نفوذ ولی توسط قطرات آب پراکنده می گردند. از این رو برای نقشه برداری از ناآرامی های جوی و پیش بینی آب و هوا استفاده می شوند.

شبکه وای فای

معمولا شبکه وای فای در فرکانس های ۲.۴ و ۵ گیگاهرتز عمل می کند که هر دو در گروه ریز موج ها واقع هستند. به طور مثال وای فای لپ تاپ سیگنال ها را از طریق فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز ارسال می کند که در محدوده فرکانس ریزموج ها قرار می گیرد.

بلوتوث

بلوتوث یک نوع پروتکل ارتباطی بیسیم می باشد که به چندین دستگاه اجازه داده اطلاعات را به صورت همزمان با هم تبادل نمایند. بلوتوث در فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز کار می نماید که در محدوده ریزموج ها واقع است.

تجهیزات نظامی

ریز موج ها در ساخت سلاح هم مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع سلاح ها از امواج با فرکانس بالا بهره می گیرند. قدرت بالای ریز موج ها روی هدف متمرکز شده و آن را تخریب خواهد کرد. ابری از امواج مایکروویو با قدرت بالا در هوا تشکیل شده و به نابودی پهبادهای دشمن کمک می نماید. فواید استفاده از ریز موج ها در تجهیزات نظامی این بوده که بدی آب و هوا روی آن تاثیر ندارد.

جی پی اس

کارکرد سیستم جی پی اس یا سیستم موقعیت یابی جهانی بر اساس ریز موج ها می باشد. این سامانه شامل شبکه ای از ماهواره ها می باشد که با انتشار مداوم ریز موج ها با گیرنده های موجود سطح زمین ارتباط ایجاد می کند. امواج مذکور با سرعت نور حرکت کرده از این رو سرعت حرکت موج به خوبی شناخته شده می باشد.

در ضمن تایم رسیدن تشعشعات ارسالی به گیرنده را می توان توسط دستگاه ثبت نمود. از این رو مکان یابی از طریق جی پی اس دقیق می باشد.

اجاق های مایکروویو

رایج ترین کاربرد این امواج در اجاق های مایکروویو می باشد. مایکروویوها سه قابلیت خاص دارند که به آن ها امکان استفاده در پخت و پز را می دهد:

• انعکاس از طریق فلز
• عبور از شیشه، کاغذ، پلاستیک و موارد مشابه
• جذب توسط غذاها

امواج مایکروویو از طریق آب و چربی موجود در غذاها جذب می شوند و از داخل گرما تولید می کنند. در اکثر موارد این کار تایم پخت را شدیدا کاهش می دهد.

امور بهداشتی و درمان بیماری ها

واکنش خاص بین ریزموج ها و مولکول های قطبی مواد منجر به ایجاد کاربردهای بسیار ریزموج ها در محیط مراقبت های بهداشتی می شود. از این امواج برای استریل سازی، آماده کردن نمونه و تخریب سلول های سرطانی استفاده می شود. گرمایش سریع و کشتن حرارتی ناشی از واکنش ریزموج ها با مولکول های قطبی سبب کارامدی این روش ها شده است.

از برهم کنش های غیر حرارتی با مولکول های قطبی جهت تصویربرداری مایکروویو و استخراج اجزای داخل سلول برای تشخیص سریع بهره گرفته می شود. در سال های اخیر از انرژی مایکروویو جهت درمان بیماری هایی نظیر سرطان و عفونت های میکروبی توسط درمان فرسایشی با موفقیت استفاده شده است. همچنین این امواج نقش موثری در اصلاح بینایی، درمان عروق و درمان بسیاری از بیماری های دیگر داشته اند.

اکتشافات فضایی

این امواج نقش موثری در اکتشافات فضایی نیز دارند. ریزموج ها در تلسکوپ های ماهواره ای مورد استفاده قرار می گیرند. این امواج قدرت انتشار در باران، مه، ابر و دیگر شرایط آب و هوایی عجیب را داشته از این رو می توانند به مطالعات نجوم کمک نمایند.

ناحیه بندی ریز موج ها

در صورت این که برای شما جای سوال است ناحیه بندی ریز موج ها چیست؟ در پاسخ باید گفت مطابق استاندارد جهانی نواحی ریز موج ها به چند ناحیه مختلف تقسیم بندی می شود از جمله:

• باند L

این باند در محدوده بسامدی یک الی دو گیگاهرتز و با طول موج ۱۵-۳۰ سانتی متر قرار دارد. از باند L در امور نظامی، رادیو و … استفاده می شود.

• باند S

این باند در محدوده بسامدی ۲-۴ گیگاهرتز و به طول موج ۷.۵ تا ۱۵ سانتی متر می باشد. از این باند در انواع رادار، گوشی همراه، مایکروویو و … استفاده می شود.

• باند C

باند C در محدوده فرکانسی ۴-۸ گیگاهرتز واقع شده و دارای طول موج ۳.۷۵-۷.۵ سانتی متر می باشد. این ناحیه از ریز موج در مخابرات رادیویی با مسافت های طولانی کارایی دارد.

• باند X

این باند در محدوده فرکانسی ۸-۱۲ گیگاهرتز قرار دارد و طول موج آن بین ۲۵-۳.۷۵ میلی متر است. باند مذکور در رادار، مخابرات فضایی و ماهواره ای و … کارایی دارد.

• باند Ku

باند KU در محدوده ۱۲-۱۸ گیگاهرتز واقع بوده و طول موج آن از ۱۶.۷ میلی متر تا ۲۵ میلی متر می باشد. بیشترین کاربرد این باند در مخابرات هوایی و طیف سنجی گزارش شده است.

• باند K

این باند در محدوده ۱۸-۲۶.۵ گیگاهرتز واقع شده و دارای طول موجی بین ۱۱.۳ تا ۱۶.۷ میلی متر می باشد. این ناحیه از ریز موج در ارتباطات ماهواره ای، رادار و … کارایی دارد.

• باند Ka

ناحیه بسامدی ۲۶.۵-۴۰ گیگاهرتزی دارد و طول موج آن بین ۵-۱۱.۳ میلی متر متغیر می باشد. این باند در طیف سنجی و … کارایی دارد.

و دیگر ناحیه های ریز موج شامل موارد زیر است:

• باند Q
• باند U
• باند V
• باند W
• باند F
• باند D

در پایان از همراهی شما سپاسگزاریم و امیدواریم نهایت استفاده را از این مطلب برده باشید. همچنین پیشنهاد می شود در صورت تمایل برای آشنایی با کاربرد امواج رادیویی  و خطرات امواج وای فای برای انسان روی لینک ها کلیک کنید.