انظمة الميكرويف و تطورها

انظمة الميكرويف و تطورها

كلمة مايكرويف MICROWAVE تفسر نفسها بنفسها , فهي تعني الموجات القصيرة جدا. على أي حال , ان ما يقصد ب "قصيرة" يعتمد على من الذي يتكلم و ما هو الإطار المرجعي له . بالتأكيد ان الأشعة فوق البنفسجية ultraviolet لها طول موجي قصير بالمقارنة مع الأشعة تحت الحمراء infrared , كما أن 400 دورة في الدقيقة تردد عالي مقارنة ب60 دورة في الدقيقة ( وبالتالي طول موجي قصير حيث ان العلاقة بين التردد و الطول الموجي علاقة عكسية ) .

كل الأمثلة أعلاه تمثل بعض أشكال الموجات الكهرومغناطيسية Electromagnetic Waves , لكنها لا تمثل موجات ميكروية Microwaves . إن الأشعة الميكروية تعني الأشعة الكهرومغناطيسية التي تنشأ عن إشعاع للموجات الكهربائية ذات الترددات العالية التي تتراوح قيمتها تقريبا بين 2 – 30 GHz .

عن أعلى تردد ( أو أقل طول موجي ) للترددات في الطيف الراديوي هي في منطقة الميكرويف . لكن حدود هذه المنطقة ليست معرفة بشكل واضح . ففي الحد الأعلى لتردده فإنه يتداخل مع الأشعة تحت الحمراء , و في الحد الأدنى لتردده تكون التقنية و ليس التردد هي العامل المحدد .
إن المبادئ الأساسية التي تتضمن الموجات الراديوية المنخفضة التردد و الموجات الميكروية تبقى نفسها . و قد يكون الإختلاف الأساسي بين نظام الميكرويف و التقنيات الراديوية الإعتيادية هي في المكونات المتعلقة بالطول الموجي .

إن لأنظمة الميكرويف عدة خصائص مفيدة , واحدة من أهم هذه الخصائص هي ان الطول الموجي للموجات الميكروية له نفس الحجم مع أي وحدة تستعمل لتوجيهها أو احتواءها .
ان نبضات الموجات الميكروية تستعمل لحسابات الزمن و المسافة مما يجعلها ملائمة للعمل مع الحاسب ذو السرعة العالية .
ازدادت أهمية الميكرويف أكثر و أكثر في أنظمة الإتصالات , الرادار ,الفضاء , الملاحة , و المجالات الأخرى . و السبب في ذلك يرجع إلى ميزتين لموجات الميكرويف للإشارات المنخفضة التردد , هما :
1.عرض النطاق الزائد .
2. قابلية الميكرويف للاستخدام مع هوائيات موجهة ذات كسب عالي .
إن طاقة موجات الميكرويف لها تأثير حراري مثلها مثل أشكال الطاقة المختلفة الأخرى . و إن لهذا التأثير الحراري عدة تطبيقات عملية , مثل : فرن الميكرويف للطبخ المنزلي السريع الذي يطهو الطعام من الداخل و الخارج من نفس الوقت .
من اهم التطبيقات الأخرى ( على سبيل المثال و ليس الحصر ) للميكرويف المهمة في عالم الإتصالات و غيره هي :

1 . البث : Broadcasting
في الوقت الحالي فان بث الراديو و التلفزيون تستعمل الترددات تحت مستوى ترددات الميكرويف . إن الازدحام في عدد القنوات المرسلة يحعل الإستقبال صعب على البعض , و بسبب عدم توفر ترددات لأي زيادة في هذه القنوات للبث في الترددات الراديوية فان الحل يكون باستخدام ترددات في منطقة الميكرويف . و ان بعض الدول تستقصي إمكانية البث لقنوات تلفزيونية محلية أو بالأقمار الصناعية على تردد 12GHz .

2 . الإتصالات : Communication
ان زيادة عرض النطاق لقنوات الإتصال يتطلب تردد حامل ذو قيمة عالية . ان نظام خط النظر المباشر الذي يستخدم المعيدات بقي مستخدما لسنوات عدة , و توضع أبراج المعيدات التي تستقبل الإشارة و تقويها و تعيد إرسالها إلى المحطة التالية .
كما إن استخدام موجه الموجة الدائري ( على تردد 80 GHz ) يعطي سعة قنوات تعوض عن عدد كبير من الكوابل تحت الأرض .
ان موجات الميكرويف هي المستخدمة مع اتصالات الأقمار الصناعية و الاتصالات التي تستخدم الأقمار الصناعية . فقنوات الاتصال الميكروية لها عرض نطاق واسع سيتلاءم مع آلاف الخطوط التليفونية و دزينات من قنوات التلفزيون في نفس الوقت .

3 . الرادار : Radar
يمثل الرادار الاستخدام التقليدي للميكرويف , و لقد بدأ العمل به في بداية الحرب العالمية الثانية . إن أبسط أنواع الرادارات هو الرادار النبضي الذي يعطي دلالة عن موقع الطائرات من خلال حساب الزمن الذي تحتاجه الموجة الموحهة ( و صداها ) لتصطدم بالطائرة و تعود إلى الرادار , و هذه الموجة الموجهة هي كناية عن ضوء ضيق النطاق , أما رادار دوبلر يعطي دلالة عن سرعة الأجسام .

4 . الحاسب الآلي : Computers
ان الحاسب يعمل بمعدلات سرعة عالية و بالتالي فان المطلوب دوائر تعمل بترددات عالية . ان تطبيق خطوط النقل و تقنيات الميكرويف في تصميم نماذج الحاسب ستصبح ضرورة .

5 . قياسات الرطوبة : Moisture Measurements
بسبب ان الموجات الميكروية تمتص بواسطة الماء فإن قياس نسبة الرطوبة بواسطة الموجات الميكروية أمر ممكن من خلال قياس مقدار التوهين في الموجة الميكروية المارة في العينة المراد قياس رطوبتها .

6 . التسخين الميكروي :Microwave Heating
ان معدل امتصاص الطاقة للأمواج الميكروية في معظم المواد يتناسب مع المحتوى المائي فيه . و يستفاد من هذه الخاصية للتسخين الميكروي للمواد