Micro-ondas
micro-ondas (AO 1945 / FO 1943: microondas) |
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Ciclos por segundo: 0,3 GHz a 300 GHz
Comprimento de onda: 1 m a 1 mm |
As micro-ondas (pré-AO 1990: microondas) são ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de ondas de rádio variando o comprimento de onda, consoante os autores, de 1 m (0,3 GHz de frequência) até 1,0 mm (300 GHz de frequência) - intervalo equivalente às faixas UHF, SHF e EHF.[1][2][3]
Acima dos 300 GHz, a absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera da Terra é tão grande que a atmosfera é praticamente opaca para as frequências mais altas, até que se torna novamente transparente na, assim chamada, "janela" do infravermelho até a luz visível.
Bandas de frequências de micro-ondas
Há diversas classificações das bandas de micro-ondas. A divisão por letras teve início na Segunda Guerra Mundial com uma classificação secreta dos Estados Unidos para bandas de radar, que resultou na classificação IEEE.
Frequência | Tamanho de onda | IEEE | UE,
OTAM, |
UIT | Aplicações | |
Número | Nomenclatura | |||||
300 MHz | 30 cm a 100 cm | UHF | B | 9 | Ultra High Frequency (UHF) | Telemetria militar, GPS, celulares (GSM), rádio amador |
500 MHz | C | |||||
1 GHz | 15 cm a 30 cm | L | D | Telemetria militar, GPS, celulares (GSM), rádio amador | ||
2 GHz | 7.5 cm a 15 cm | S | E | Radar meteorológico, radar de navio de superfície, alguns satélites de comunicação, forno microondas, aparelhos de comunicação por microondas, rádio astronomia, celulares, LAN sem fio, bluetooth, ZigBee, GPS, radio amador. | ||
3 GHz | F | 10 | Super High Frequency (SHF) | |||
4 GHz | 3.75 cm a 7.5 cm | C | G | Comunicação por satélites, radar, banda larga terrestre, comunicação espacial, rádio amador, espectroscopia rotacional molecular | ||
6 GHz | H | Telecomunicações de rádio a longa distância, LAN sem fio, rádio amador | ||||
8 GHz | 25 mm a 37.5 mm | X | I | Comunicação por satélites, banda larga terrestre, comunicações espaciais, rádio amador, espectroscopia rotacional molecular | ||
10 GHz | J | |||||
12 GHz | 16.7 mm a 25 mm | Ku | Comunicação por satélites, radar, banda larga terrestre, comunicação espacial, rádio amador, espectroscopia rotacional molecular | |||
18 GHz | 11.3 mm a 16.7 mm | K | K | Radar, comunicação por satélites, observação astronômica, radar automotivo, espectroscopia rotacional molecular | ||
20 GHz | ||||||
27 GHz | 5.0 mm a 11.3 mm | Ka | Comunicação por satélites, espectroscopia rotacional molecular | |||
30 GHz | 6.0 mm a 9.0 mm | Q | 11 | Extremely High Frequency (EHF) | Comunicação por satélites, comunicação terrestrial por microondas, rádio astronomia, radar automotivo, espectroscopia rotacional molecular | |
5.0 mm a 7.5 mm | U | |||||
40 GHz | 4.0 mm a 6.0 mm | V | L | Pesquisa de radar por ondas milimétricas, espectroscopia rotacional molecular e outros tipos de pesquisa científica | ||
60 GHz | 2.7 mm a 4.0 mm | W | M | Comunicação por satélites, pesquisa de radar por ondas milimétricas, aplicação militar de monitoramento e mira, aplicações não militares, radar automotivo | ||
75 GHz | ||||||
100 GHz | ||||||
110 GHz | 1 mm a 2,7 mm | mm |
Propagação
Artigo Principal: Propagação de radiofrequência
Micro-ondas se propagam somente como linhas de visada; diferentemente das ondas de rádio de baixa frequência, elas não se propagam como por meio linhas de superfície que seguem o contorno da terra ou refletem da ionosfera[5]. Apesar de, na extremidade inferior da banda, poderem passar por paredes de construções o suficiente para garantir uma recepção útil, geralmente são necessários espaços livres para a primeira zona de Fresnel. Portanto, na superfície da Terra, as conexões de comunicação por micro-ondas são limitadas pelo horizonte visual a cerca de 30 a 40 milhas (48 a 64 km). Micro-ondas são absorvidas pela umidade atmosférica, e a atenuação aumenta com a frequência, tornando-se um fator significativo (rain fade) na extremidade superior da banda. A partir de cerca de 40 GHz, gases atmosféricos também passam a absorver micro-ondas, e portanto, acima desta frequência, a transmissão por meio de micro-ondas passa a ser limitada a apenas alguns quilômetros. Uma estrutura de banda espectral causa picos de absorção em frequências específicas (ver gráfico acima). Acima de 100 GHz, a absorção de radiação eletromagnética pela atmosfera terrestre é tão eficaz que se torna opaca, até que a atmosfera se torne transparente de novo nas faixas de frequência do infravermelho e de janela óptica.
Tropodifusão
Artigo Principal: Tropodifusão
Em um feixe de micro-ondas direcionado angularmente ao céu, uma pequena parte da energia será dispersada de maneira aleatória à medida que o feixe passa pela troposfera[6]. Um receptor sensível além do horizonte com uma antena de alto ganho focalizada na dada área da troposfera pode captar o sinal. Esta técnica vem sido utilizada em frequências que variam entre 0,45 e 5 GHz em sistemas de comunicação de tropodifusão para a comunicação além do horizonte, em distâncias de até 300 km.
Geração
Para a geração de micro-ondas podem ser utilizados transistores de efeito de campo (FET: Field Effect Transistor), transístores bipolares, diodo Gunn e diodo IMPATT, entre outros. Dispositivos a válvula, ou válvulas termiônicas, por exemplo: magnetron, o klystron, o TWT e o gyrotron .
Aplicações
- Um forno de micro-ondas usa um gerador de micro-ondas do tipo magnetron para produzir micro-ondas em uma frequência de aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos. As micro-ondas cozinham os alimentos, fazendo com que as moléculas de água e outras substâncias presentes nos alimentos vibrem. Esta vibração cria um calor que aquece o alimento. Já que a maior parte dos alimentos orgânicos é composta de água, este processo os cozinha facilmente.
- Micro-ondas são usadas nas transmissões de comunicações, porque as micro-ondas atravessam facilmente a atmosfera terrestre, com menos interferência do que ondas mais longas. Além disso, as micro-ondas permitem uma maior largura de banda do que o restante do espectro eletromagnético.
- O Radar também usa radiação em micro-ondas para detectar a distância, velocidade e outras características de objetos distantes.
- Redes Locais sem-fio, tais como Bluetooth, WIFI, WiMAX e outros usam micro-ondas na faixa de 2,4 a 5,8 GHz. Alguns serviços de acesso à Internet por rádio também usam faixas de 2,4 a 5,8 GHz.
- TV a cabo e Internet de banda larga por cabo coaxial, bem como certas redes de telefonia celular móvel, também usam as frequências mais baixas das micro-ondas.
- Micro-ondas podem ser usadas para transmitir energia a longas distâncias e, após a 2ª Guerra Mundial, têm sido realizadas diversas pesquisas para verificar essas possibilidades. A NASA realizou pesquisas, durante os anos 1970/80, sobre o uso de Satélites de Energia solar que captariam as emissões solares e as retransmitiriam para a superfície da Terra por meio de micro-ondas.
- Um maser é um dispositivo semelhante ao laser, exceto pelo fato de que trabalha na faixa das micro-ondas, em lugar da luz visível.
Referências
- ↑ Hitchcock, R. Timothy (2004). Radio-frequency and Microwave Radiation (em inglês). [S.l.]: American Industrial Hygiene Assn. p. 1. ISBN 978-1931504553. Consultado em 11 de junho de 2021
- ↑ Kumar, Sanjay; Shukla, Saurabh (2014). Concepts and Applications of Microwave Engineering (em inglês). [S.l.]: PHI Learning Pvt. Ltd. p. 3. ISBN 978-8120349353. Consultado em 11 de junho de 2021
- ↑ Jones, Graham A.; Layer, David H.; Osenkowsky, Thomas G. (2013). National Association of Broadcasters Engineering Handbook, 10th Ed. (em inglês). [S.l.]: Taylor & Francis. p. 6. ISBN 978-1136034107. Consultado em 11 de junho de 2021
- ↑ «eEngineer - Radio Frequency Band Designations». www.radioing.com. Consultado em 15 de novembro de 2023
- ↑ Seybold, John S. (3 de outubro de 2005). Introduction to RF Propagation (em inglês). [S.l.]: John Wiley & Sons
- ↑ Seybold, John S. (3 de outubro de 2005). Introduction to RF Propagation (em inglês). [S.l.]: John Wiley & Sons