Micro-ondes et génération de micro-ondes | Comment fonctionnent-ils ?

Communication par micro-ondes

Les micro-ondes désignent des fréquences élevées supérieures à 300 MHz et composées d'ondes de courte longueur d'onde inférieures à 1 m. Ainsi, ces ondes électromagnétiques qui ont des fréquences élevées mais qui ont une courte longueur d'onde sont appelées micro-ondes. La communication qui se fait par micro-ondes est appelée communication micro-ondes. En d'autres termes, la communication dans laquelle les micro-ondes sont utilisées comme moyen de transmission est appelée communication micro-ondes.

Rôle des ondes électromagnétiques et des antennes dans la communication par micro-ondes

Dans la communication micro-onde, les signaux modulés sont rayonnés à travers une antenne dans l'atmosphère tandis que l'antenne réceptrice reçoit ces signaux d'information. Les micro-ondes dépendent principalement des cavités résonnantes et des guides d'ondes à travers lesquels les micro-ondes sont générées et transmises (la cavité métallique ou cavité vide présente dans le matériau conducteur qui est accordée sur une fréquence spécifique est appelée résonateurs à cavité). La transmission des micro-ondes se fait par le biais d'ondes électromagnétiques qui sont aussi appelées lumière de vue de communication. Une communication en visibilité directe est généralement la communication dans laquelle les signaux d'information sont transmis dans l'atmosphère sans aucun support physique et l'antenne de réception reçoit les signaux. Il convient de noter que dans une communication en visibilité directe, les deux antennes doivent être face à face sur les tours d'émission et de réception.
Micro-ondes (0,3—300 Ghz) sont classés en trois groupes en fonction de leurs bandes.

Bande ultra-haute fréquence (UHF)

Cette bande de fréquence est comprise entre (0,3 GHz et 3 GHz).

Bande super haute fréquence (SHF)

Cette bande de fréquence est comprise entre (3 GHz et 30 GHz).

Bande extra haute fréquence (EHF)

Cette bande de fréquence est comprise entre (30 GHz et 300 GHz).

En raison de certaines limitations des tubes conventionnels, à savoir l'équilibre d'inductance et de capacité entre les électrodes, la vitesse des électrons d'une électrode à d'autres électrodes, etc. La génération de micro-ondes n'est pas possible à partir d'eux. Il est nécessaire d'utiliser des tubes spéciaux grâce à des micro-ondes pouvant être générés en quelques watts jusqu'à une centaine de watts. À cette fin, il existe des tubes spéciaux appelés générateurs de micro-ondes qui sont fréquemment utilisés comme générateurs de micro-ondes dans les communications par micro-ondes. C'est à dire. Magnétron, klystron, tube à ondes progressives. Quels sont également utilisés comme oscillateurs micro-ondes et amplificateurs micro-ondes ? Ici, nous allons expliquer en détail le magnétron à tube micro-ondes.

Qu'est-ce que le magnétron et comment ça marche ?

Une diode cylindrique utilisée comme oscillateur hyperfréquence dans la communication hyperfréquence est appelée magnétron. En d'autres termes, le magnétron est utilisé dans les communications micro-ondes en tant que générateur de micro-ondes. Les scientifiques britanniques Randall et Boot ont inventé ce tube magnétron.

Construction magnétron

La construction du magnétron est essentiellement de forme cylindrique. Un magnétron est constitué de huit cavités anodiques permanentes en cuivre autour d'une cathode en tungstène chauffée. Le nombre de cavités doit être pair dans le magnétron. La taille des cavités est généralement maintenue en fonction de la fréquence d'oscillation. Toutes les cavités sont réalisées à 300 ou 450. Un câble coaxial est connecté à l'une des cavités pour obtenir les micro-ondes de sortie souhaitées. Lors de la génération de hauts micro-ondes, des guides d'ondes sont utilisés pour obtenir le signal de sortie.

Le principe de fonctionnement du magnétron à cavité est le même que celui du tube à ondes progressives. Selon cela, les hautes fréquences micro-ondes sont générées par l'interaction du champ électrique radial et du champ magnétique axial. Donc en oubliant les fréquences micro-onde il faut fournir un champ électrique autour du tube magnétron. Comme indiqué dans les figures.

  Le champ électrique produit un mouvement en ligne droite n/b cathode et anode tandis que le champ magnétique produit un mouvement circulaire. C'est pourquoi les électrons émis par la cathode chauffée ne vont pas en ligne droite en raison de l'interaction n/b du champ électrique et du champ magnétique.

                        Lorsque la valeur du champ magnétique est nulle, l'électron émis va directement à l'anode environnante. Il n'y a qu'un effet de champ électrique à ce moment-là, comme le montre la figure avec la ligne X. Mais quand l'intensité d'un champ magnétique augmente un peu, le trajet des électrons n'est plus aussi droit qu'avant, mais il devient un peu incurvé, comme le montre la figure avec la ligne Y.
Cette technique est très progressive pour générer des micro-ondes à haute fréquence car lorsque l'électron émis se rapproche de l'électrode d'anode, leur vitesse augmente sous l'effet du champ magnétique. Mais lorsque le champ magnétique est encore augmenté, l'électron émis ne peut pas atteindre l'anode, mais touche simplement l'électrode de l'anode et revient à la cathode en raison de l'effet d'un champ magnétique, comme indiqué sur la figure avec la ligne Z. C'est ce qu'on appelle couper le champ. De même, si nous continuons à augmenter le champ magnétique, les électrons émis rayonnent et reviennent à nouveau à la cathode, ce qui à son tour chauffe davantage la cathode jusqu'à une valeur de température dangereuse.

Nous avons donc conclu que si nous fournissons et maintenons une certaine valeur de champ magnétique autour du tube magnétron, nous pouvons obtenir la fréquence souhaitée des micro-ondes. Le magnétron produit une fréquence micro-onde de 900 MHz à 2,5 GHz avec une puissance de 3oo watt à 10 000 watts, alors qu'il fonctionne avec une efficacité d'environ 70 %.