Микроволновая техника относится к изучению и проектированию микроволновых схем, компонентов и систем. Фундаментальные принципы применяются к методам анализа, проектирования и измерения в этой области. Короткие длины волн отличают эту дисциплину от электронной техники . Это связано с различными взаимодействиями со схемами, характеристиками передачи и распространения на микроволновых частотах.
Некоторые теории и устройства, относящиеся к этой области, включают антенны , радары , линии передачи , космические системы ( дистанционное зондирование ), измерения, опасности микроволнового излучения и меры безопасности.
Во время Второй мировой войны микроволновая техника сыграла значительную роль в разработке радара, который мог точно определять местонахождение кораблей и самолетов противника с помощью сфокусированного пучка электромагнитного излучения . Основы этой дисциплины находятся в уравнениях Максвелла и работы Герца , Уильям Томсон «s теории волноводов , JC Bose , в клистрона с Расселом и Varian Bross, а также взносов Перри Спенсер и другие. [1]
СВЧ-область [ править ]
Микроволновая печь - это термин, используемый для идентификации электромагнитных волн от 10 3 мегагерц (1 гигагерц) до 300 гигагерц из-за коротких физических длин волн этих частот. Короткая длина волныэнергия предлагает явные преимущества во многих областях применения. Например, достаточная направленность может быть получена с использованием относительно небольших антенн и маломощных передатчиков. Эти характеристики идеальны для использования как в военных, так и в гражданских радиолокационных системах и системах связи. Небольшие антенны и другие мелкие компоненты стали возможны благодаря применению микроволновых частот. Преимущество в размере можно рассматривать как часть решения проблемы пространства, веса или того и другого. Использование микроволновых частот важно для конструкции судовых радаров, поскольку они позволяют обнаруживать более мелкие цели. Микроволновые частоты создают особые проблемы при передаче, генерации и проектировании схем, которые не встречаются на более низких частотах. Обычная теория цепей основана на напряжениях.и токи, в то время как микроволновая теория основана на электромагнитных полях . [2]
Аппаратура и методы могут быть качественно описаны как «микроволновые», когда длины волн сигналов примерно такие же, как размеры оборудования, так что модель с сосредоточенными элементами неточна. Как следствие, практическая микроволновая техника имеет тенденцию отходить от дискретных резисторов , конденсаторов и катушек индуктивности, используемых с низкочастотными радиоволнами . Вместо этого более полезными методами для проектирования и анализа являются модель с распределенными элементами и теория линий передачи. Открытые и коаксиальные линии передачи уступают место волноводам и полосковым линиям., а настроенные схемы с сосредоточенными элементами заменяются объемными резонаторами или резонансными линиями. Эффекты отражения , поляризации , рассеяния , дифракции и атмосферного поглощения, обычно связанные с видимым светом, имеют практическое значение при изучении распространения микроволн . Те же уравнения электромагнитной теории применимы ко всем частотам. [1] [3]
Актуальность [ править ]
Дисциплина СВЧ инженерии стала актуальной по мере того, как область СВЧ переходит в коммерческий сектор и больше не применима только к военным технологиям 20 и 21 веков . Недорогие компоненты и цифровая связь в микроволновой области открыли области, относящиеся к этой дисциплине. Некоторые из этих областей - радары, спутники , беспроводное радио , оптическая связь , более быстрые компьютерные схемы и радары для предотвращения столкновений. [4]
Образование [ править ]
Многие колледжи и университеты предлагают микроволновую технику. Ниже приведены несколько примеров.
Университет штата Массачусетс Амхерст проводит исследования и образовательные программы в области СВЧ дистанционного зондирования, антенные конструкции и систем связи. Предлагаются курсы и проектные работы, ведущие к получению ученых степеней. Специализация включает проектирование микроволновых и радиочастотных интегральных схем, антенную инженерию, вычислительную электромагнетизм, распространение радиоволн, радиолокационные системы и системы дистанционного зондирования, обработку изображений и формирование изображений в ТГц диапазоне. [5] [6]
Университет Тафтса предлагает программу сертификации в области микроволновой и беспроводной техники в рамках своих программ обучения в аспирантуре. Его можно применить к получению степени магистра в области электротехники. Студент должен иметь соответствующую степень бакалавра, чтобы поступить на эту программу. [4]
Обернский университет предлагает исследования в области микроволнового излучения. Исследовательский и образовательный центр беспроводной инженерии - один из трех исследовательских центров. Университет также предлагает степень бакалавра беспроводной инженерии со специализацией в области беспроводной электротехники. [7] [8] [9]
Университет Брэдли предлагает программы бакалавриата и магистратуры по программе «Микроволновая и беспроводная техника». В нем есть передовая микроволновая лаборатория, лаборатория беспроводной связи и другие объекты, связанные с исследованиями. [10]
Общества [ править ]
Существуют профессиональные сообщества, имеющие отношение к этой дисциплине:
IEEE Теория и техника СВЧ общества (MTT-S) «способствует продвижению теории СВЧ и ее приложения ...». Общество также издает рецензируемые журналы и один журнал. [11]
Журналы и другие научные периодические издания [ править ]
Существуют рецензируемые журналы и другие научные периодические издания, освещающие темы, относящиеся к микроволновой технике. Некоторые из них - это IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , IEEE Microwave and Wireless Components Letters , Microwave Magazine, [12] IET Microwaves, Antennas & Propagation, [13] и Microwave Journal. [14]
См. Также [ править ]
- Искусственные диэлектрики
- СВЧ-передача
- Радиочастотная техника
- Уинстон Э. Кок
Ссылки [ править ]
- ^ а б Дас, Аннапурна; Сисир К. Дас (2000–2009). Микроволновая техника . Основные концепции Макгроу-Хилла в серии статей по электротехнике. (1-е изд.). Макгроу-Хилл Высшее образование. ISBN 978-0-07-352950-9.
- ^ «Модуль 11 - Принципы СВЧ» (бесплатная загрузка в формате PDF) . Серия учебных курсов по электричеству и электронике военно-морского флота (NEETS) . ВМС США . 1998. С. 1–1–1–10 . Проверено 4 сентября 2011 . Подготовил FTCM Фрэнк Э. Слоан.
- В эту статью включены материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов ВМС США .
- ^ Этот абзац был напрямую скопирован из статьи в Википедии, озаглавленной « Микроволновая печь» . (04 сентября 2011 г.). Однако этот материал покрывается надежным источником, представленным в этой статье (Das, Annapurna; и Sisir K. Das. Microwave Engineering . McGraw-Hill Higher Education).
- ^ a b Микроволновая и беспроводная техника (2011). «Сертификационная программа» (онлайн-страница) . Университет Тафтса . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "Исследовательский центр и лаборатории" (онлайн-страница) . Массачусетский университет в Амхерсте . 2011 . Проверено 18 октября 2011 года .
- ^ "Graduate Degrees" (онлайн-страница) . Массачусетский университет в Амхерсте . 2011 . Проверено 18 октября 2011 года .
- ^ Исследования и пропаганда (2011). «Обзор» (онлайн-страница) . Обернский университет (Алабама) . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ «Программы бакалавриата» (онлайн-страница) . Обернский университет (Алабама). 2011 . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ «Параметры программы беспроводной инженерии» (онлайн-страница) . Обернский университет (Алабама). 2011 . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "Микроволновая и беспроводная инженерная программа" (онлайн-страница) . Университет Брэдли (Иллинойс). 2011 . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "О МТТ-С" (Интернет-страница) . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "Публикации МТТ-С" (Интернет-страница) . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "Микроволны, антенны и распространение IET" (Интернет-страница) . Институт инженерии и технологий . Проверено 12 сентября 2011 .
- ^ "Microwave Journal" (Интернет-страница) . Публикации Horizon House . Проверено 12 сентября 2011 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Донг, Цзюньвэй (2009). Конструкции микроволновых линз: оптимизация, алгоритмы быстрого моделирования и методы сканирования на 360 градусов (кандидатская диссертация). Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет. hdl : 10919/29081 . OCLC 469368809 . Документ etd-09242009-195704 . Проверено 26 сентября 2020 года .