Una microonda è un’onda elettromagnetica con una lunghezza d’onda molto breve, tra 0,039 pollici (1 millimetro) e 1 piede (30 centimetri). All’interno dello spettro elettromagnetico, le microonde si trovano tra le onde radio e le onde infrarosse più corte. Le loro brevi lunghezze d’onda rendono le microonde ideali per l’uso nelle trasmissioni radiofoniche e televisive. Possono trasmettere lungo una vasta gamma di frequenze senza causare interferenze o sovrapposizioni di segnale.
La tecnologia delle microonde è stata sviluppata durante la seconda guerra mondiale (1939-45) in relazione alla ricerca militare segreta sui radar. Oggi, le microonde sono usate principalmente nei forni a microonde e nelle comunicazioni. Un circuito di comunicazione a microonde può trasmettere qualsiasi tipo di informazione con la stessa efficienza dei fili del telefono.
I dispositivi più popolari per generare microonde sono i magnetron e i klystron. Essi producono microonde di bassa potenza e richiedono l’uso di un dispositivo di amplificazione, come un maser (amplificazione di microonde per emissione stimolata di radiazione). Come le onde radio, le microonde possono essere modulate per scopi di comunicazione. Tuttavia, offrono 100 volte più frequenze utili della radio.
Le microonde possono essere facilmente trasmesse e ricevute tramite antenne. A differenza delle onde radio, i segnali a microonde possono essere focalizzati dalle antenne proprio come un faro concentra la luce in un fascio stretto. I segnali sono trasmessi direttamente da una fonte a un sito di ricezione. La portata del segnale a microonde affidabile non si estende molto oltre l’orizzonte visibile.
È una pratica standard localizzare i ricevitori e i trasmettitori di microonde in cima ad alti edifici quando le cime delle colline o delle montagne non sono disponibili. Più alta è l’antenna, più lontano può essere trasmesso il segnale. Ci vogliono molti “salti” di relè a terra per portare un segnale a microonde attraverso un continente. Dagli anni ’60, gli Stati Uniti sono stati attraversati da una rete di stazioni relay a microonde.
Parole da sapere
Radiazione elettromagnetica: Radiazione che trasmette energia attraverso l’interazione di elettricità e magnetismo.
Spettro elettromagnetico: La gamma completa delle radiazioni elettromagnetiche, comprese le onde radio (alla lunghezza d’onda più lunga), le microonde, la radiazione infrarossa, la luce visibile, la radiazione ultravioletta, i raggi X e i raggi gamma (alla lunghezza d’onda più corta).
Un metodo più comune di trasmissione delle microonde è la guida d’onda. Le guide d’onda sono tubi cavi che conducono le microonde lungo le loro pareti interne. Sono costruite con materiali ad altissima conducibilità elettrica e devono avere un design preciso. Le guide d’onda funzionano solo a frequenze molto alte, quindi sono conduttori di microonde ideali.
Satelliti e microonde
I satelliti terrestri che trasmettono segnali a microonde da terra hanno aumentato la distanza che può essere coperta in un salto. I ripetitori di microonde in un satellite in un’orbita stazionaria di 22.300 miglia (35.880 chilometri) sopra la Terra possono raggiungere un terzo della superficie terrestre. Più della metà delle telefonate a lunga distanza fatte negli Stati Uniti sono instradate attraverso i satelliti via microonde.
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Il tempo e la comunicazione a microonde
Gocce di pioggia e grandine hanno dimensioni simili alla lunghezza d’onda delle microonde ad alta frequenza. Un temporale può bloccare la comunicazione a microonde, producendo una condizione chiamata rain fade. Per individuare le tempeste in arrivo, il radar meteorologico utilizza deliberatamente microonde di lunghezza d’onda inferiore per aumentare l’interazione con la pioggia.
La comunicazione a microonde è affidabile quasi al 100%. La ragione è che i circuiti di comunicazione a microonde sono stati progettati per ridurre al minimo la dissolvenza, e le reti controllate dal computer spesso reindirizzano i segnali attraverso un percorso diverso prima che una dissolvenza diventi evidente.