คลื่นไมโครเวฟ

คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) 

คือ เป็นคลื่นความถี่วิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่อยู่ระหว่าง 0.3GHz - 300GHz ส่วนในการใช้งานนั้นส่วนมากนิยมใช้ความถี่ระหว่าง 1GHz - 60GHz เพราะเป็นย่านความถี่ที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติของคลื่น

-เดินทางเป็นเส้นตรง
-สามารถหักเหได้ (Refract)
-สามารถสะท้อนแสงได้ (Reflect)
-สามารถเลี้ยวเบนได้ (Diffract)
-สามารถถูกลดทอดเนื่องจากฝน (Attenuate)
-สามารถลดทอนจากชั้นบรรยากาศ

การถ่ายเทคลื่นไมโครเวฟ

     ตัวคลื่นไมโครเวฟเองไม่ได้เป็นตัวให้ความร้อน แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นในวัสดุนั้นเกิดจากการดูดซับคลื่นไมโครเวฟแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน โมเลกุลมีขั้วในผลิตภัณฑ์อาหารซึ่งก็ คือ น้ำ ส่วนที่เกิดปฎิสัมพันธ์กับคลื่นไมโครเวฟ (interaction) เมื่อน้ำอยู่ในสนามไฟฟ้าคลื่นไมโครเวฟ น้ำจะจัดเรียงตัวให้เป็นไปในทิศทางเดียวกับสนามไฟฟ้าคลื่นไมโครเวฟ เช่นเดียวกันกับเศษขี้เลื่อยเหล็กที่พยายามจัดเรียงตัวในสนามแม่เหล็กแต่เนื่องจากทิศทางของขั้วสนามไฟฟ้าคลื่นไมโครเวฟเปลี่ยนสลับไปมาหลายล้านๆครั้งต่อวินาที โมเลกุลของน้ำซึ่งถูกจำกัดด้วยพื้นที่เล็กๆในอาหารก็จะเริ่มหมุนในทิศทางหนึ่งเมื่อสนามไฟฟ้าสลับขั้วโมเลกุลน้ำก็จะหมุนในอีกทิศทางหนึ่งด้วยความถี่สูงเช่นกัน การหมุนสลับกันนี้ทำให้เกิดพลังงานจลน์สูงและเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนในที่สุด

สมการที่นิยมใช้ในการคาดคะเนปริมาณความร้อนที่ได้จากการดูดซับคลื่นไมโครเวฟ ดังแสดงด้านล่าง

P = 2 TTε◦ε”fE

E = ค่าความเข้มของสนามไฟฟ้า
f = ค่าความถี่
ε = ค่าไดอิเล็กทริกเริ่มต้น
ε” = ค่าไดอิเล็กทริกสูญเสีย

การใช้งานคลื่นไมโครเวฟ

1.ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา ใช้ในงานสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างงจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง เช่นการสื่อสารโทรศัพท์ทางไกล ใช้การส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์จากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งไปยังสถานีทวนสัญญาณอีกจุดหนึ่งและส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์ไปเรื่อย ๆ จนถึงปลายทางและการถ่ายทอดโทรทัศน์จะทำการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จากห้องส่งโทรทัศน์หรือจากรถถ่ายทอดสดไปยังเครื่องส่งไมโครเวฟ ส่งไปปลายทางที่สายอากาศแพร่กระจายคลื่นของโทรทัศน์ช่องนั้น ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา

2.ระบบเหนือขอบฟ้า (Over the Horison) เป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้ชั้นบรรยากาศห่อหุ้มโลกชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ช่วยในการสะท้อนและการหักเหคลื่นความถี่ไมโครเวฟ ให้ถึงปลายทางในระยะทางที่ไกลขึ้น การสื่อสารไมโครเวฟระบบนี้ไม่ค่อยนิยมใช้งาน ใช้เฉพาะในกรณีจำเป็นหรือฉุกเฉิน เช่นภูมิประเทศที่แห้งแล้งกันดาร เป็นป่าดงดิบ เป็นน้ำขวางกันและเป็นอันตราย เป็นต้น การสื่อสารแบบนี้ต้องส่งคลื่นไมโครเวฟขึ้นไปกระทบชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ทำให้เกิดการหักเหของคลื่นกลับมายังพื้นโลก ระบบสื่อสารไมโครเวฟเหนือขอบฟ้า

3.ระบบดาวเทียม (Statellite System) เป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้สถานีทวนสัญญาณลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกกว่า 30,000 กิโลเมตร โดยใช้ดาวเทียมทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณ ทำให้สามารถสื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟได้ระยะทางไกลมาก ๆ นิยมใช้งานในระบบสื่อสารข้ามประเทศข้ามทวีป เป็นระบบสื่อสารที่นิยมใช้งานมากอีกระบบหนึ่ง

4.ระบบเรดาร์ (RADAR System) เรดาร์ (RADAR) ย่อมาจากคำเต็มว่า Radio Detection And Ranging เป็นการใช้คลื่นความถี่ไมโครเวฟช่วยในการตรวจจับและวัดระยะทางของวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ห่างไกล ตลอดจนวัตถุเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ หลักการของเรดาร์คือการส่งคลื่นไมโครเวฟออกไปจากสายอากาศในมุมแคบ ๆ เมื่อคลื่นไมโครเวฟกระทบกับวัตถุจะสะท้อนกลับมาเข้าสายอากาศอีกครั้ง นำสัญญาณที่รับเทียบกับสัญญาณเดิมและแปรค่าออกมาเป็นข้อมูลต่าง ๆ ที่ต้องการ

5.ระบบเตาไมโครเวฟ (Microwave Over) เป็นการใช้คลื่นไมโครเวฟที่กำลังส่งสูง ๆ ส่งผ่านเข้าไปในบริเวณพื้นที่แคบ ๆ ที่ทำด้วยโลหะ คลื่นไมโครเวฟสามารถสะท้อนกำแพงโลหะเหล่านั้น เกิดเป็นคลื่นไมโครเวฟกระจัดกระจายอยู่ในพื้นที่แคบ ๆ นั้น สามารถนำไปใช้ในการอุ่นอาหาร หรือทำอาหารสุก

ประโยชน์

1.คุณสมบัติการกระจายคลื่นไมโครเวฟคงที่

2.ทิศทางของสายอากาศเป็นแนวพุ่งตรงไปในทิศทางที่ต้องการ

3.อัตราขยายสัญญาณของสายอากาศสูง

4.สามารถทำให้อัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนดีขึ้น คือมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้นน้อย

5.สามารถส่งคลื่่นได้ในย่านกว้างเพราะคลื่นมีความถี่ส่งมาก

6.เครือข่ายมีความน่าเชื่อถือสูงในการใช้งาน

7.ปลอดภัยจากการเกิดภัยธรรมชาติ เช่น น้ำท่วม แผ่นดินไหว

8.การก่อสร้างทำได้ง่ายและเร็ว

9.สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายน้อยแต่คุณภาพสูง

โทษ

1.สัญญาณจะถูกรบกวนได้ง่ายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและจากธรรมชาติ เช่น พายุ หรือ ฟ้าผ่า

2.ทำให้เกิดมะเร็งในร่างกายมนุษย์