ما هي الامواج الميكروية
عندما تسمع مصطلح الامواج الميكروية لأول مرة، فمن الأرجح أن يخطر في بالك المايكرويف أو الفرن الكهربائي المنزلي، ولكن في الحقيقة، إن للأمواج الميكروية تواجدًا في الواقع لا يقف عند كونه شيئًا محصورًا في فرنٍ منزليٍّ، بل المعنى أوسع وأعمق، وسنتعرف في هذا المقال على الأمواج الميكروية وأين توجد وأهم تطبيقاتها العملية في حياتنا.
تعريف الامواج الميكروية
تُعرف الامواج الميكروية بأنها موجاتٌ كهرومغناطيسيةٌ ذات أطوالٍ موجيةٍ قصيرة وترددات عاليةٍ بحوالي 300 ميغا هرتز إلى 500 غيغا هرتز في الطيف الكهرومغناطيسي، أي بين موجات الراديو وموجات الأشعة تحت الحمراء IR.
تمشي هذه الموجات في خطوطٍ مستقيمةٍ ويصل مداها إلى مسافةٍ شاسعةٍ، وتتأثر بالعوامل الجوية والمعادن؛ حيث أن المعادن ستعكس الموجة كليًّا، بينما العوامل الجوية قد تضعف الموجة أو تخمدها.
الجدير بالذكر أن حوالي 35% من مقاسم الاتصالات المحلية تستخدم الأجهزة الراديوية والهوائيات اللاسلكية التي تدعم هذه الموجات للتواصل بين المقاسم الأخرى، ذلك أن مداها قد يصل من 15 ميل إلى 4000 ميل في حال عدم وجود عوازلَ أو عواملَ جويةٍ سيئةٍ.
الحزم والنطاقات
على الرغم من الامواج الميكروية توجد في أعلى ترددات الطيف الراديوي، إلا أنها تختلف عن الموجات الراديوية، وتم تقسيمها إلى نطاقاتٍ فرعيةٍ وفق التالي:
وإليكم جدولًا يوضّح ترتيب حُزم الامواج الميكروية من الأسفل حتى الأعلى من تحديد المجالات
- الفئة L: يتراوح المجال الترددي لهذه الفئة بين 1 إلى 2 غيغا هرتز، وتستخدم في الملاحة، وأنظمة الجيل الثاني في الهواتف الحمولة (GSM) بالإضافة إلى استعمالاتها في التطبيقات العسكرية حيث يبلغ طول الموجة الذي يشغله هذا النطاق بين 15 إلى 20 سم.
- الفئة S: إن المدى الترددي للفئة S من الامواج الميكروية بين 2 إلى 4 غيغا هرتز، بطول موجة من 7.5-15سم Cm، ويستخدم هذا النطاق في الاتصالات البصرية والشبكات اللاسلكية بالإضافة إلى مدارات الملاحة.
- الفئة C: يتراوح مجال هذه الفئة بين 4 إلى 8 غيغا هرتز، وبطول موجة ما بين 3.75- 7.5سم، وتستطيع الأمواج التي توجد في هذا النطاق اختراق الثلوج والدخان والأمطار، باختصارٍ لا تُخمدها العوامل الجوية، هذا الأمر جعل النطاق C الشائع في الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى.
- الفئة X: يبلغ المجال الترددي لهذه الفئة بين 8 إلى 12 غيغا هرتز، ويتراوح طول الموجة من 25-37.5 ميلي متر، وتستخدم هذه الموجات في الاتصالات والفضائية.
- النطاق Ku: يشير الرمز Ku إلى الكوارتز، ويحتل هذا المجال نطاقًا تردديًا من 12 إلى 18 غيغا هرتز، بطولٍ موجيٍّ ما بين 16.7-25 ميلي متر، ويستخدم هذا النطاق في الاتصالات الساتلية في قياس قوة الامواج الميكروية والتحكم بالسرعة والاتجاه.
- الفئة K وKa: يتراوح المجال الترددي للفئة K بين 18 إلى 26.5 غيغا هرتزوبطول موجي 11.3-16.7ميلي متر، أما بالنسبة للفئة Ka فهي تملك نطاقًا تردديًّا من 26.5 غيغا هرتز، وتصل إلى 40 غيغا هرتز وبطولٍ موجيٍّ بين 5 إلى 11.3 ميلي متر، وتستخدم هاتان الفئتان في المشاهدات الفلكية والاتصالات الفضائيلة، إذ توفر سرعاتٍ كبيرةً لنقل البيانات والمعلومات وذلك بسبب المجال الترددي التي تحجزه.
- الفئة V: إن هذا المجال الترددي من الامواج الميكروية يدعم أنواعًا محدودةً من التطبيقات الرادارية، وذاك لأن هذه الفئة تملك نطاقًا تردديًّا ما بين 50 إلى 75 غيغا هرتز، وطول موجي من 4 إلى 6 ميلي متر.
- الفئات W و F و D: تعمل الفئة W على المجال من 75 إلى 110 غيغا هرتز، وبطول موجي ما بين 2.7 إلى 4.0 ميلي متر، وتعمل الفئة F على المجال من 90 إلى 140 غيغا هرتز، وبطول موجي 2.1 إلى 3.3 ميلي متر، وتتداخل بدورها مع الفئة W. أما بالنسبة للفئة D فهي تعمل على المجال من 110 إلى 170 غيغا هرتز، وبطول موجي من 1.8 إلى 2.7 ميلي متر.
إن كلًا من الفئات السابقة يستخدم في علم الفلك، والاتصالات العسكرية، ورادارات السيارات والاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى.
محاسن الامواج الميكروية
- نقل كمياتٍ كبيرةٍ من البيانات والمعلومات إلى حول العالم دون الحاجة إلى توصيلاتٍ سلكيةٍ.
- تخفف العبء المادي الكبير الذي قد ينتج عن التكاليف العالية للتوصيلات السلكية.
- تحتاج إلى هوائيٍّ صغيرٍ بالنسبة لأحجام الهوائيات المنتشرة، فكلما ارتفع التردد، وقل طول الموجة صَغُر حجم الهوائي.
- نستطيع استخدام العديد من القنوات والترددات لإرسال واستقبال المعلومات في نفس الوقت دون الحاجة إلى إيقاف أحد المسارات نظرًا لكثرة القنوات الترددية.