Mikrohullámú technika - Microwave engineering

A mikrohullámú sütő technika a mikrohullámú áramkörök, alkatrészek és rendszerek tanulmányozására és tervezésére vonatkozik . Az alapelveket alkalmazzák az elemzési, tervezési és mérési technikákra ezen a területen. A rövid hullámhosszak megkülönböztetik ezt a tudományágat az elektronikai mérnököttől . Ennek oka, hogy a mikrohullámú frekvenciákon különböző kölcsönhatások vannak az áramkörökkel, az átvitellel és a terjedési jellemzőkkel.

Néhány elmélet és eszköz, amely erre a területre vonatkozik, az antennák , radar , távvezetékek , űralapú rendszerek ( távérzékelés ), mérések, mikrohullámú sugárzás veszélyei és biztonsági intézkedések.

A második világháború idején a mikrohullámú mérnöki munkának jelentős szerepe volt az olyan radar kifejlesztésében, amely az ellenséges hajókat és repülőgépeket pontosan fókuszált EM- sugárnyal tudta megtalálni . Az alapokat a tudományág találhatók Maxwell-egyenletek és a munka Heinrich Hertz , William Thomson „s rádiófrekvenciás elmélet , JC Bose , a klisztron származó Russel és Varian Bross, valamint hozzájárulások Perry Spencer és mások.

A mikrohullámú domén

A mikrohullámú kifejezés 10 3 megahertz (1 gigahertz) és 300 gigahertz közötti elektromágneses hullámok azonosítására szolgál, e frekvenciák rövid fizikai hullámhossza miatt. A rövid hullámhosszú energia különféle előnyöket kínál számos alkalmazásban. Megfelelő irányíthatóság érhető el például viszonylag kicsi antennák és kis teljesítményű távadók segítségével. Ezek a jellemzők ideálisak mind katonai, mind polgári radarokhoz és kommunikációs alkalmazásokhoz. A kicsi antennákat és egyéb apró alkatrészeket mikrohullámú frekvencia alkalmazások teszik lehetővé. A méretelőny a tér, a súly, vagy mindkettő problémájának megoldásának tekinthető. A mikrohullámú frekvenciahasználat jelentős a fedélzeti radar kialakítása szempontjából, mert lehetővé teszi kisebb célpontok észlelését. A mikrohullámú frekvenciák olyan speciális problémákat vetnek fel az átvitel, az előállítás és az áramkör kialakításában, amelyek alacsonyabb frekvenciákon nem fordulnak elő. Hagyományos Circuit Theory alapul feszültségek és áramok , miközben a mikrohullámú elmélet alapja az elektromágneses mezők .

A készülékeket és technikákat minőségileg mikrohullámúként lehet leírni, ha a jelek hullámhosszai nagyjából megegyeznek a berendezés méreteivel, így az egyesített elemek modellje pontatlan. Ennek eredményeként a praktikus mikrohullámú technika hajlamos eltávolodni az alacsonyabb frekvenciájú rádióhullámoknál alkalmazott diszkrét ellenállásoktól , kondenzátoroktól és induktivitásoktól . Ehelyett az elosztott elemű modell és a távvezeték-elmélet hasznosabb módszer a tervezéshez és az elemzéshez. A nyitott vezetékes és koaxiális távvezetékek utat engednek a hullámvezetőknek és a szalagvezetéknek , és az egyesített elemekkel hangolt áramköröket üreges rezonátorok vagy rezonáns vonalak váltják fel . A reflexió , a polarizáció , a szóródás , a diffrakció és a légköri abszorpció hatásai, amelyek általában a látható fénnyel társulnak, gyakorlati jelentőségűek a mikrohullámú terjedés vizsgálatában . Az elektromágneses elmélet ugyanazon egyenletei érvényesek minden frekvencián.

Relevancia

A mikrohullámú sütők mérnöki tudománya aktuálissá vált, amikor a mikrohullámú terület a kereskedelmi szektorba került, és már nem csak a 20. és 21. századi katonai technológiákra vonatkozik . Az olcsó alkatrészek és a digitális kommunikáció a mikrohullámú tartományban olyan területeket nyitottak meg, amelyek relevánsak ennek a tudományágnak. Ezen területek egy része radar, műholdas , vezeték nélküli rádió , optikai kommunikáció , gyorsabb számítógépes áramkörök és ütközést elkerülõ radar.

Oktatás

Számos főiskola és egyetem kínál mikrohullámú mérnöki munkát. Néhány példa következik.

A Massachusettsi Egyetem, Amherst kutatási és oktatási programokat biztosít a mikrohullámú távérzékelés, az antenna tervezés és a kommunikációs rendszerek területén. Tanfolyamokat és projektmunkákat kínálnak a diplomás diplomák felé. A különlegességek közé tartozik a mikrohullámú és rádiófrekvenciás integrált áramkörök tervezése, antennatervezés, számítási elektromágnes, rádióhullám-terjedés, radar- és távérzékelési rendszerek, képfeldolgozás és THz képalkotás.

Tufts University kínál Mikrohullámú és vezeték nélküli Engineering tanúsítvány program részeként a doktori tanulmányok programok. Alkalmazható villamosmérnöki mesterképzés felé. A hallgatónak megfelelő alapképzéssel kell rendelkeznie, hogy beiratkozhasson erre a programra.

Az Auburn Egyetem kutatást kínál a mikrohullámú arénához. A Vezeték nélküli Mérnöki Kutatási és Oktatási Központ a három kutatóközpont egyike. Az egyetem emellett vezeték nélküli mérnöki diplomát is kínál vezeték nélküli villamosmérnöki szakon.

A Bradley Egyetem egyetemi és posztgraduális diplomát kínál mikrohullámú és vezeték nélküli mérnöki programjában. Van egy fejlett mikrohullámú laboratórium, egy vezeték nélküli kommunikációs laboratórium és más, a kutatáshoz kapcsolódó létesítmények.

Társaságok

Vannak szakmai társaságok, amelyek relevánsak ennek a tudományágnak:

Az IEEE Mikrohullámú Elméleti és Technikai Társaság (MTT-S) "elősegíti a mikrohullámú elmélet és alkalmazásainak fejlődését ...". A társaság emellett recenzált folyóiratokat és egy folyóiratot is kiad.

Folyóiratok és más tudományos folyóiratok

Vannak szakértők által áttekintett folyóiratok és más tudományos folyóiratok, amelyek a mikrohullámú sütővel kapcsolatos témákkal foglalkoznak. Ezek egy része IEEE tranzakció a mikrohullámú elmélettel és technikákkal , az IEEE mikrohullámú és vezeték nélküli alkatrész betűk , mikrohullámú magazin, IET mikrohullámok, antennák és szaporítás, valamint a mikrohullámú folyóirat.

Lásd még

Hivatkozások

További irodalom