Microondas y generación de microondas | ¿Cómo funcionan?

Comunicación por microondas

Las microondas significan frecuencias altas superiores a 300 MHz y compuestas por ondas de longitud de onda corta inferior a 1 m. Entonces, aquellas ondas electromagnéticas que tienen altas frecuencias pero que tienen una longitud de onda corta se llaman microondas. La comunicación que se realiza a través de microondas se denomina comunicación por microondas. En otras palabras, la comunicación en la que se utilizan las microondas como medio de transmisión se denomina comunicación por microondas.

Papel de las ondas electromagnéticas y las antenas en la comunicación por microondas

En la comunicación por microondas, las señales moduladas se radian a través de una antena en la atmósfera mientras la antena receptora recibe estas señales de información. Las microondas dependen principalmente de las cavidades resonantes y las guías de ondas a través de las cuales se generan y transmiten las microondas (la cavidad metálica o cavidad vacía presente en el material conductor que se sintoniza en una frecuencia específica se denomina resonadores de cavidad). La transmisión de microondas se realiza a través de ondas electromagnéticas que también se denominan luz de vista de comunicación. Una comunicación de línea de vista es generalmente aquella comunicación en la que las señales de información se transmiten en la atmósfera sin ningún medio físico y la antena receptora recibe las señales. Tenga en cuenta que en una comunicación de línea de vista, ambas antenas deben estar frente a frente en las torres de transmisión y recepción.
Microondas (0,3—300 Ghz) se clasifican en tres grupos según sus bandas.

Banda de ultra alta frecuencia (UHF)

Esta banda de frecuencia tiene rangos de (0,3 GHz a 3 GHz).

Banda de frecuencia súper alta (SHF)

Esta banda de frecuencia tiene rangos (de 3 GHz a 30 GHz).

Banda de frecuencias extraaltas (EHF)

Esta banda de frecuencia es (30 GHz a 300 GHz) rangos.

Debido a algunas limitaciones de los tubos convencionales, es decir, el equilibrio de inductancia y capacitancia entre los electrodos, la velocidad de los electrones de un electrodo a otro electrodos, etc. No es posible generar microondas a partir de ellos. Es necesario utilizar algunos tubos especiales a través de las microondas que se pueden generar en unos pocos vatios hasta cien vatios. Para ese propósito, hay algunos tubos especiales llamados generadores de microondas que se utilizan con frecuencia como generadores de microondas en la comunicación por microondas. Es decir. Magnetrón, klistrón, tubo de ondas viajeras. ¿Cuáles se utilizan también como osciladores de microondas y amplificadores de microondas? Aquí vamos a explicar en detalle el magnetrón de tubo de microondas.

¿Qué es Magnetrón y cómo funciona?

Un diodo cilíndrico que se utiliza como oscilador de microondas en la comunicación por microondas se denomina magnetrón. En otras palabras, el magnetrón se utiliza en la comunicación por microondas como generador de microondas. Los científicos Randall y Boot de Gran Bretaña han inventado este tubo de magnetrón.

Construcción Magnetrón

La construcción sabia del magnetrón es básicamente de forma cilíndrica. Un magnetrón consta de ocho cavidades de ánodo de cobre permanentes alrededor de un cátodo de tungsteno calentado. El número de cavidades debe ser par en el magnetrón. El tamaño de las cavidades generalmente se mantiene de acuerdo con la frecuencia de oscilación. Todas las cavidades se fabrican a 300 o 450. El cable coaxial se conecta a una de las cavidades para obtener las microondas de salida deseadas. Mientras se generan guías de ondas de microondas altas, se utilizan para obtener la señal de salida.

El principio de funcionamiento del magnetrón de cavidad es el mismo que el del tubo de onda viajera. Según eso, las altas frecuencias de microondas son generadas por la interacción del campo eléctrico radial y el campo magnético axial. Entonces, olvidando las frecuencias de microondas, debemos proporcionar un campo eléctrico alrededor del tubo del magnetrón. Como se muestra en las figuras.

  El campo eléctrico produce un movimiento en línea recta entre el cátodo y el ánodo, mientras que el campo magnético produce un movimiento circular. Es por eso que los electrones emitidos por el cátodo calentado no van en línea recta debido a la interacción entre el campo eléctrico y el campo magnético.

                         Cuando el valor del campo magnético es cero, el electrón emitido va directamente al ánodo que lo rodea. Solo hay un efecto de campo eléctrico en ese momento, como se muestra en la figura con la línea X. Pero cuando la intensidad de un campo magnético aumenta un poco, la trayectoria de los electrones no es tan recta como antes, sino que se curva un poco, como se muestra en la figura con la línea Y.
Esta técnica es muy progresiva para generar microondas de alta frecuencia porque cuando el electrón emitido se acerca al electrodo del ánodo su velocidad aumenta debido al efecto del campo magnético. Pero cuando el campo magnético aumenta aún más, el electrón emitido no puede llegar al ánodo, sino que solo toca el electrodo del ánodo y regresa al cátodo debido al efecto de un campo magnético como se muestra en la figura con la línea Z. Esto se llama cortar el campo. De manera similar, si seguimos aumentando el campo magnético, los electrones emitidos se irradian y regresan al cátodo nuevamente, lo que a su vez calienta el cátodo más hasta un valor de temperatura peligroso.

Por lo tanto, llegamos a la conclusión de que si proporcionamos y mantenemos un cierto valor de campo magnético alrededor del tubo del magnetrón, podemos obtener la frecuencia deseada de microondas. Magnetron produce frecuencias de microondas de 900 MHz a 2,5 GHz con una potencia de 3oo watt a 10k watt, mientras que funciona con una eficiencia del 70 %.