1. أساسيات الموجات الدقيقة
1.1. الخصائص الأساسية
الموجات الدقيقة هي موجات كهرومغناطيسية تتميز بطول موجي أقصر. تُحدد خصائصها الأساسية استخدامها وسلوكها في أنظمة مختلفة:
- أنها تشع الطاقة الكهرومغناطيسية.
- إنها تنتقل في خط مستقيم ولا تنعكس بواسطة طبقة الأيونوسفير.
- إنها تنعكس على الأسطح الموصلة.
- أنها عرضة للتوهين على مسافات أقصر.
- يمكن أن تتدفق تيارات الميكروويف عبر طبقة رقيقة من الكابل، وهي الظاهرة المعروفة باسم تأثير الجلد.
1.2 المميزات والعيوب
| المزايا | عيوب |
| نطاق ترددي أكبر: يدعم نقل المزيد من المعلومات، وهو مثالي للاتصالات من نقطة إلى نقطة. | تكلفة المعدات العالية: تعتبر تكاليف التركيب والمكونات كبيرة. |
| كسب هوائي أعلى: من الممكن إرسال واستقبال الإشارة بشكل أكثر تركيزًا. | المكونات الضخمة: يمكن أن تكون المعدات ثقيلة وتتطلب مساحة كبيرة. |
| زيادة معدلات البيانات: النتيجة المباشرة للنطاق الترددي الأكبر المتاح. | التداخل الكهرومغناطيسي: عرضة للتدخل من مصادر أخرى. |
| حجم الهوائي المخفض: تسمح الترددات العالية باستخدام هوائيات أصغر حجمًا وأكثر إحكاما. | تغيرات الخاصية العازلة: يمكن أن تتغير الخصائص مع تقلبات درجات الحرارة. |
| انخفاض استهلاك الطاقة: تتطلب الإشارات ذات التردد العالي طاقة أقل. | عدم كفاءة الطاقة الكامنة: قد يكون تحويل الطاقة الكهربائية غير فعال. |
| تقليل البهتان: يقلل انتشار خط البصر من تأثيرات تلاشي الإشارة. | |
| انعكاس الرادار الفعال: توفر منطقة انعكاس جيدة لأنظمة الرادار. | |
| الاتصالات عالية السعة: تمكين الروابط الأرضية والأقمار الصناعية عالية السعة. | |
| تصغير: من الممكن تطوير مكونات ميكروويف صغيرة ومنخفضة التكلفة. | |
| استخدام الطيف: يقدم مجموعة واسعة من التطبيقات عبر جميع نطاقات التردد المتاحة. |
1.3. التطبيقات الرئيسية
تتمتع الموجات الدقيقة بمجموعة واسعة ومتنوعة من التطبيقات في العديد من المجالات.
| الفئة | تطبيقات محددة |
| الاتصالات اللاسلكية | الهاتف لمسافات طويلة، البلوتوث، WiMAX، البث الخارجي، البث المباشر عبر الأقمار الصناعية (DBS)، أنظمة الاتصالات الشخصية (PCSs)، شبكات WLAN، أنظمة تجنب الاصطدام بالسيارات. |
| الإلكترونيات وشاشات العرض الرقمية | مفاتيح سريعة خالية من الاهتزاز، محولات الطور، توليد التردد العالي، عناصر الضبط، أنظمة القياس المضاد الإلكتروني (ECM/ECCM)، أنظمة الطيف المنتشر. |
| استخدامات تجارية | أجهزة إنذار السرقة، أجهزة فتح أبواب المرآب، أجهزة كشف السرعة لدى الشرطة، تحديد الهوية بدون تلامس، الهواتف المحمولة، أجهزة النداء، التلفزيون الفضائي، أجهزة كشف الحركة. |
| قائمة الإختيارات | نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة الملاحة العالمية الأخرى عبر الأقمار الصناعية. |
| الجيش والرادار | كشف مدى الهدف/السرعة، السونار، مراقبة الحركة الجوية، التنبؤ بالطقس، ملاحة السفن، إزالة الألغام، إنفاذ حدود السرعة. |
| أبحاث | الرنينات الذرية والنووية. |
| علم الفلك الراديوي | تحديد إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، واكتشاف الموجات والإشعاعات القوية في الكون. |
| الصناعة الغذائية | أفران الميكروويف، معالجة الأغذية (التسخين المسبق، التحميص، التجفيف)، تسوية الرطوبة. |
| الاستخدامات الصناعية | بركنة المطاط، الكيمياء التحليلية، معالجة السيراميك، تعقيم الأدوية، نقل الطاقة، حفر الأنفاق، كسر الصخور/الخرسانة، الإضاءة الترددية، مفاعلات الاندماج، أنظمة الإنكار النشط. |
| معالجة أشباه الموصلات | الحفر الأيوني التفاعلي، الترسيب الكيميائي للبخار. |
| الطيفي | مطيافية الرنين الإلكتروني البارامغناطيسي (EPR/ESR) لدراسة الإلكترونات غير المزدوجة والجذور الحرة. |
| التطبيقات الطبية | مراقبة ضربات القلب، والكشف عن مياه الرئة، والكشف عن الأورام، وارتفاع الحرارة الإقليمي، وتوسيع الأوعية الدموية، والتصوير المقطعي بالميكروويف، والتصوير الصوتي. |