Inżynieria mikrofalowa

Inżynieria mikrofalowa dotyczy badania i projektowania obwodów mikrofalowych , komponentów i systemów. Podstawowe zasady są stosowane do analizy, projektowania i technik pomiarowych w tej dziedzinie. krótkie długości fal odróżniają tę dyscyplinę od inżynierii elektronicznej . Dzieje się tak, ponieważ istnieją różne interakcje z obwodami, transmisjami i charakterystykami propagacji przy częstotliwościach mikrofalowych.

Niektóre teorie i urządzenia odnoszące się do tej dziedziny to anteny , radary , linie transmisyjne , systemy kosmiczne ( teledetekcja ), pomiary, zagrożenia promieniowaniem mikrofalowym i środki bezpieczeństwa.

Podczas II wojny światowej inżynieria mikrofalowa odegrała znaczącą rolę w opracowaniu radaru, który mógł precyzyjnie lokalizować wrogie statki i samoloty za pomocą skupionej wiązki promieniowania EM . Podstawy tej dyscypliny można znaleźć w równaniach Maxwella i pracach Heinricha Hertza , teorii falowodu Williama Thomsona , JC Bose'a , klistronie Russela i Variana Brossa, a także wkładach Perry'ego Spencera i innych.

Domena mikrofalowa

Mikrofale to termin używany do identyfikacji fal elektromagnetycznych powyżej 10 3 megaherców (1 gigaherc) do 300 gigaherców ze względu na krótkie fizyczne długości fal tych częstotliwości. Energia o krótkich falach oferuje wyraźne korzyści w wielu zastosowaniach. Na przykład wystarczającą kierunkowość można uzyskać przy użyciu stosunkowo małych anten i nadajników o małej mocy. Te cechy są idealne do użytku zarówno w wojskowych, jak i cywilnych aplikacjach radarowych i komunikacyjnych. Małe anteny i inne małe komponenty są możliwe dzięki zastosowaniu częstotliwości mikrofalowych. Przewaga rozmiaru może być traktowana jako część rozwiązania problemów związanych z przestrzenią, wagą lub jednym i drugim. Wykorzystanie częstotliwości mikrofal jest istotne przy projektowaniu radarów pokładowych, ponieważ umożliwia wykrywanie mniejszych celów. Częstotliwości mikrofal stwarzają szczególne problemy w transmisji, generowaniu i projektowaniu obwodów, które nie występują przy niższych częstotliwościach. Standardowy teoria obwodów opiera się na napięciach i prądach , podczas gdy teoria mikrofal opiera się na polach elektromagnetycznych .

Aparatura i techniki można jakościowo opisać jako „mikrofale”, gdy długości fal sygnałów są mniej więcej takie same jak wymiary sprzętu, tak że model elementów skupionych jest niedokładny. W rezultacie praktyczna technika mikrofalowa ma tendencję do odchodzenia od dyskretnych rezystorów , kondensatorów i cewek indukcyjnych używanych z falami radiowymi o niższej częstotliwości . Zamiast tego model elementów rozproszonych i teoria linii transmisyjnych są bardziej użytecznymi metodami projektowania i analizy. Otwarty drut i współosiowy linie transmisyjne ustępują miejsca falowodom i linii paskowej , a obwody strojone z elementami skupionymi są zastępowane rezonatorami wnękowymi lub liniami rezonansowymi. Efekty odbicia , polaryzacji , rozpraszania , dyfrakcji i absorpcji atmosferycznej zwykle związane ze światłem widzialnym mają praktyczne znaczenie w badaniu propagacji mikrofal . Te same równania teorii elektromagnetycznej mają zastosowanie do wszystkich częstotliwości.

Znaczenie

Dyscyplina inżynierii mikrofalowej stała się istotna, gdy domena mikrofalowa przeniosła się do sektora komercyjnego i nie ma już zastosowania tylko do technologii wojskowych XX i XXI wieku . Niedrogie komponenty i komunikacja cyfrowa w domenie mikrofalowej otworzyły obszary związane z tą dyscypliną. Niektóre z tych obszarów to radar, satelita , radio bezprzewodowe , komunikacja optyczna , szybsze obwody komputerowe i radar unikania kolizji.

Edukacja

Wiele szkół wyższych i uniwersytetów oferuje inżynierię mikrofalową. Oto kilka przykładów.

University of Massachusetts Amherst zapewnia programy badawcze i edukacyjne w zakresie teledetekcji mikrofalowej, projektowania anten i systemów komunikacyjnych. Oferowane są kursy i prace nad projektami prowadzące do stopni naukowych. Specjalizacje obejmują projektowanie obwodów scalonych mikrofal i RF, inżynierię anten, elektromagnetyzm obliczeniowy, propagację fal radiowych, systemy radarowe i teledetekcji, przetwarzanie obrazu i obrazowanie THz.

Tufts University oferuje program certyfikatów Microwave and Wireless Engineering w ramach swoich programów studiów podyplomowych. Można go zastosować do uzyskania tytułu magistra elektrotechniki. Student musi mieć odpowiedni stopień licencjata, aby zapisać się na ten program.

Uniwersytet Auburn oferuje badania w dziedzinie mikrofal. Centrum Badań i Edukacji Inżynierii Bezprzewodowej jest jednym z trzech ośrodków badawczych. Uczelnia oferuje również tytuł Bachelor of Wireless Engineering z kierunkiem Wireless Electrical Engineering.

Bradley University oferuje studia licencjackie i magisterskie w swoim programie inżynierii mikrofalowej i bezprzewodowej. Posiada zaawansowane laboratorium mikrofalowe, laboratorium komunikacji bezprzewodowej i inne obiekty związane z badaniami.

stowarzyszenia

Istnieją stowarzyszenia zawodowe związane z tą dyscypliną:

Towarzystwo Teorii i Technik Mikrofalowych IEEE (MTT-S) „promuje rozwój teorii mikrofal i jej zastosowań…”. Towarzystwo publikuje również recenzowane czasopisma i jeden magazyn.

Czasopisma i inne czasopisma naukowe

Istnieją recenzowane czasopisma i inne czasopisma naukowe, które obejmują tematy związane z inżynierią mikrofalową. Niektóre z nich to IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , IEEE Microwave and Wireless Components Letters , Microwave Magazine, IET Microwaves, Antennas & Propagation oraz Microwave Journal.

Zobacz też

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Microwave_engineering&oldid=1092336750 ”