Microonde - NewTechno

Microonde
In fisica le microonde sono radiazioni elettromagnetiche
nella banda dello spettro elettromagnetico con lunghezza
d'onda compresa tra le gamme superiori delle onde radio
e la radiazione infrarossa. Sebbene si tenda a considerarle separate dalle radioonde, le microonde sono comprese
nelle parti UHF e EHF dello spettro radio, presentando
comunque delle caratteristiche specifiche dovute alla loro alta frequenza. Il confine tra le microonde e le gamme di radiazioni vicine non è infatti netto e può variare a
seconda dei diversi campi di studio.
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e 1 mm, che corrisponde a circa 300 GHz. Al di sopra
dei 300 GHz l'assorbimento delle radiazioni elettromagnetiche è così intenso che l'atmosfera terrestre può essere considerata opaca a queste frequenze. Ritorna però
ad essere trasparente nella zona degli infrarossi e della
luce visibile.
Quando attraversano un materiale, generano delle oscillazioni, di piccola ampiezza, degli ioni, il cui moto, come
per attrito, provoca il riscaldamento del materiale. Questo effetto termico è chiamato diatermia ed è utilizzato a
scopo terapeutico in Medicina per riscaldare zone limitate del corpo umano. Non raggiungendo temperature troppo elevate, esse riescono a curare artriti, borsiti, strappi
muscolari e danni traumatici in genere.
Storia
La predizione dell'esistenza delle onde elettromagnetiche,
di cui le microonde fanno parte, è dovuta a James Clerk
Maxwell con le sue famose equazioni del 1864. La dimostrazione dell'esistenza avvenne nel 1888 ad opera di
Heinrich Rudolf Hertz che studiò le onde radio.
3 Bande di frequenza
Lo spettro delle microonde è definito solitamente
nell'intervallo di frequenza compreso tra 1 GHz e 1000
GHz, ma altre definizioni includono frequenze minori. La
maggior parte delle applicazioni operano tra 1 e 40 GHz.
La seguente tabella elenca la suddivisione in bande
secondo la Radio Society of Great Britain (RSGB):
Alcuni nomi di personaggi che con le loro ricerche hanno contribuito allo sviluppo delle moderne applicazioni
delle microonde sono: Nikola Tesla, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Sir William Thomson noto come Lord
Kelvin, Oliver Heaviside, Lord Rayleigh, Oliver Lodge,
Nello Carrara.
Il codice P è a volte usato per le frequenze UHF sotto la
La denominazione “Microonde”, in particolare, fu conia- banda L.
ta nel 1932 da Nello Carrara (1900-1993) , fisico e studioso presso l'Istituto di telecomunicazioni dell'Accademia
Navale di Livorno.
4 Produzione
I suoi lavori, in collaborazione con Ugo Tiberio, portarono allo sviluppo di radar italiani durante la seconda guerra
Le microonde possono essere prodotte in vari modi, clasmondiale.
sificabili in due categorie: a stato solido e con tubi a vuoto.
Alcuni studi specifici sulle microonde e le applicazioni I dispositivi a stato solido sono basati su semiconduttori
sono:
(silicio o arseniuro di gallio) e possono essere transistor
ad effetto campo (FET), transistor a giunzione bipolare
• Barkhausen e Kurz: Oscillatore a griglia positiva
(BJT), diodi Gunn e IMPATT. Versioni speciali dei comuni transistor sono state sviluppate per le alte frequenze.
• Hull: magnetron
L'evoluzione per le microonde dei transistor BJT inclu• Fratelli Varian: Modulazione della velocità degli dono gli heterojunction bipolar transistor (HBT), mentre
elettroni, Tubo klystron
le varianti dei transistor FET comprendono: MESFET,
HEMT o HFET e LDMOS. I dispositivi integrati a mi• Randall e Boot: magnetron a cavità risonanti
croonde sono chiamati MMIC (monolithic microwave integrated circuit) e sono realizzati a partire da wafer di arseniuro di gallio.
2 Caratteristiche
I tubi a vuoto si basano sul movimento balistico degli
elettroni nel vuoto sotto l'influenza di campi elettrici o
Le microonde sono comprese nelle lunghezze d'onda tra magnetici di controllo. Includono: magnetron, klystron,
0,1 m, che corrisponde alla frequenza di circa 3 GHz, travelling wave tube (TWT) e gyrotron.
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Utilizzi
• Ponti radio ovvero trasmissione tra antenne paraboliche terrestri, a distanze fino a centinaia di km, di
segnali analogici (ad es. Televisione) o digitali fino
a capacità di centinaia di Mbit/s. Si utilizzano normalmente frequenze comprese fra i 2 GHz ed gli 80
GHz, in bande specificamente stabilite dagli organismi regolatori nazionali ed internazionali. Le potenze utilizzate sono di pochi watt o frazioni di watt,
per ogni canale (portante).
• I recenti telefoni cellulari GSM operano alla frequenza di 1,8 GHz per comunicare con la stazione
radio base.
• Il forno a microonde utilizza un generatore a
magnetron per produrre microonde alla frequenza di
circa 2,45 GHz per cuocere il cibo. Il riscaldamento e la conseguente cottura è dovuto al fatto che le
microonde causano un aumento dell'energia rotazionale delle molecole di alcune sostanze e in particolare dell'acqua. Le molecole dell'acqua infatti hanno un momento di dipolo elettrico che ha la stessa frequenza angolare delle microonde. Dato che la
materia organica è composta in prevalenza di acqua,
il cibo può essere cucinato facilmente con questa
tecnica.
SICUREZZA
a lavora invece a 5 GHz. In alcune nazioni sono in
uso servizi di accesso ad Internet a lunga distanza
(25 km) operanti nelle frequenze tra 3,5 e 4 GHz.
• Alcuni servizi di diffusione televisiva, accesso ad
Internet e telefonia su cavo coassiale utilizzano
microonde di bassa frequenza.
• Le microonde possono essere usate per trasferire
energia a distanza. Durante la seconda guerra mondiale furono effettuate ricerche in questa direzione.
La NASA studiò negli anni settanta e ottanta un sistema di satelliti con ampi pannelli solari per produrre energia elettrica e trasferirla sulla terra per
mezzo di un fascio di microonde. Questi studi furono la base dei moderni progetti di centrale solare
orbitale.
• Il maser è un dispositivo simile al laser ma operante
nello spettro delle microonde.
• Un campo a microonde viene utilizzato per accelerare particelle cariche in alcuni tipi di cavità
risonanti utilizzate negli acceleratori di particelle
• Vi sono diversi tipi di armi di nuova generazione che
impiegano le microonde. Vedi armi a microonde.
6 Sicurezza
Antenna di un radar
• Le microonde sono utilizzate per le comunicazioni
con i satelliti poiché attraversano l'atmosfera terrestre senza subire interferenze, come accade invece
per le onde radio. Si ha inoltre più larghezza di banda Simbolo di pericolo dovuto a radioonde di frequenza generica
(e quindi possibilità di trasportare più informazione)
Nonostante le microonde siano largamente impiegate
nelle microonde che non nelle onde radio.
dalla metà del XX secolo, la loro pericolosità è anco• I Radar utilizzano le microonde per rilevare a ra in discussione. Al di là di questo, un rischio è ben
documentato relativamente all'uso del magnetron.
distanza la presenza ed il movimento di oggetti.
La cornea dell'occhio non è percorsa da vasi sanguigni
• I protocolli di comunicazione senza fili, come il che possano raffreddarla e corre il rischio di surriscalbluetooth e il IEEE 802.11 nelle varianti g e b utiliz- darsi se colpita da microonde, anche perché non è trazano microonde nella banda a 2,4 GHz; la variante sparente a queste lunghezze d'onda. Per questo motivo
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l'esposizione cronica alle microonde, esattamente come
alla luce solare, può aumentare l'incidenza della cataratta
in età avanzata. Se dalla luce solare ci si può difendere con
occhiali da sole, non esistono protezioni simili contro le
microonde.
Un forno a microonde con il portello difettoso può essere
fonte di rischi. È opportuno quindi evitare di usare apparecchi danneggiati e controllare eventualmente il campo
disperso con appositi strumenti. Per lo stesso motivo è
bene evitare di trovarsi nel lobo di emissione dell'antenna
dei potenti radar aeronautici, così come guardare direttamente e da vicino i sensori di antifurto a tecnologia
radar.
L'esposizione diretta alle microonde sembra possa inoltre generare interazioni con il cervello, provocando irritabilità e mal di testa.[1] Ricerche effettuate dalla NASA
nel 1970 hanno mostrato che questo può essere causato
dall'espansione termica di parti dell'orecchio interno.
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Note
[1] Philip L. Stocklin, US Patent 4,858,612, Dec 19, 1983
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Voci correlate
• Onda
• Radiazione elettromagnetica
• Lunghezza d'onda
• Frequenza
• Radiazione cosmica di fondo
• Onda radio
• Radiofrequenza
• Parametri di scattering
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Collegamenti esterni
• Definizione delle bande nel campo delle microonde
• Tipologie di componenti a microonde
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10 FONTI PER TESTO E IMMAGINI; AUTORI; LICENZE
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10.1
Fonti per testo e immagini; autori; licenze
Testo
• Microonde Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki/Microonde?oldid=66941231 Contributori: Gianluigi, Ary29, Hellis, M7, Paginazero, Alfiobot, Piero, MM, Luisa, Ninja, Guam, Luki-Bot, YurikBot, Fredericks, Maxcip, Massimiliano Lincetto, SunBot, CruccoBot, Rikimaru, Ylebru, Eskimbot, Yattaman, Chlewbot, Umcasira, Rollopack, Tridim, PersOnLine, Kar.ma, LiljaBot, Vale maio, Neq00, Thijs!bot,
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10.2
Immagini
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• File:Radar_duquesne.jpg Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Radar_duquesne.jpg Licenza: CC-BY-SA-3.0
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Licenza dell'opera
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