Мікрохвильове випромінювання, надвисокочастотне випромінювання (НВЧ-випромінювання) — електромагнітне випромінювання, з довжиною хвилі від 1 метра до 1 міліметра (частота від 300 МГц до 300 ГГц). Однак, межі між інфрачервоним, терагерцевим, мікрохвильовим випромінюванням і високочастотними радіохвилями приблизні й можуть визначатися дещо по-різному.

Загальна назва мікрохвильове випромінювання включає радіохвилі дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів.

Мікрохвильове випромінювання великої інтенсивності використовується у радіолокації, а також для безконтактного нагрівання тіл (як у побутових, так і в промислових мікрохвильових печах для термообробки металів, основним елементом в яких є магнетрон).

Мікрохвильове випромінювання малої інтенсивності використовується в засобах зв'язку, переважно портативних — раціях, стільникових телефонах (крім перших поколінь), пристроях Bluetooth, Wi-Fi і WiMAX.

Історія У 1864 році Джеймс Максвелл опублікував рівняння, пізніше названі на його честь, узагальнивши всі відомі на той час закони електромагнетизму. З цих рівнянь він вивів теоретичну можливість існування збудження електромагнітного поля, що розпосюджується у вигляді хвилі, і показав, що світло має властивості, подібні до такої хвиліMaxwell, Hertz, the Maxwellians, and the early history of electromagnetic waves. У він вже дав достатньо точний опис таких хвиль і передбачив значення швидкості їх розповсюдження.

За 30 років до Максвелла, Фарадей висловлював припущення що електричні і магнітні збурення розповсюджуються з скінченною швидкістю. Схожі думки висловлював Гаус в 1855 році, проте він не міг придумати в якому медіумі можуть розповсюджуватися такі коливання.

Теорія Максвелла не одразу завоювала прихильність інших фізиків. Частково це було пов'язано з математичною складністю (у роботі Максвелла рівняння не були сформульовані у сучасній формі, але були записані як 20 окремих рівнянь), а частково — з важкістю перевірки. Між 1879 і 1883 роками Джордж Фіцджеральд і Олівер Лодж придумали кілька способів створювати електромагнітні хвилі (окрім світла), але не могли придумати спосіб їх реєструвати. Провести повний експеримент з випромінювання, передачі і поглинання електромагнітних хвиль провів Герц у 1887 році.

В своїх експериментах Герц створив і зареєствував хвилі радіодіапазону, з довжиною дециметри—метри. Деякі дослідники після нього намагалися розвинути його методи для роботи з більш високочастотними хвилями сантиметрового-міліметрового діапазону. У 1894 працював з хвилями довжиною 2,5 см, у 1895 Петро Лебедєв зміг отримати 6 мм хвилі, зконструювавши компоненти в 100 разів менші ніж ті які використовував Герц. Олівер Лодж у 1894 створив хвилевід. Визначною постаттю у ранньому вивченні мікрохвиль був індійский фізик Джагдіш Чандра Бос. Він активно працював з мікрохвилями в період з 1894 до 1900 рр. і винайшов рупорні антени, різноманітні генератори і детектори хвиль, поляризатори, двопризмові атенюатори, дифракційні ґратки і інші компоненти для роботи з хвилями. Також він винайшов і запатентував , попередник діода. Бос показав, що хвилі з частотою десятки гігагерц поводять себе подібно до світла і для роботи з ними можна застосовувати оптичні техніки. Він вважав мікрохвилі перспективним напрямком, бо пристрої для роботи з ними є компактнішимиJ C Bose and Early Radio Research.

Термін "мікрохвилі" для позначення цього діапазону частот з'явився значно пізніше — вперше його було вжито в жовтні 1932 року в статті "Детекція мікрохвиль" авторства Нелло КаррариScanning the past - The birth of the term "microwaves".

Першим важливим застосуванням мікрохвиль стали радари. Хоча пристрій, що детектував металеві об'єкти за відбитими від нього хвилями був запатентований ще в 1904 році, до 1930-х такі апарати не мали широкого застосування, проте з появою бомбардувальників з'явилася необхідність виявляти їх якомога далі, і радари виявилися підходящим інструментом для цього. Перші радари працювали у радіодіапазоні, проте вони мали низьку кутову роздільну здатність а атмосферна електрика спричиняла в них сильні шуми. Під час другої світової війни були винадені радари які працювали у мікрохвильовому діапазоніHistory of radar.

Діапазони Існує кілька розповсюджених способів розділити частоти мікрохвильового випромінювання на діапазони. Стандарти IEEE розроблялися під час Другої світової війни для радарів, тому вони і зараз часто використовуються для опису військових технологій, а також персонального радіозвʼязку, і у повʼязаних з компʼютерами сферах. ICU частіше стосується телерадіомовлення. Деякі специфічні сфери, як от радіохвилеводи, мають свої набори частот. Частоти (ГГц) IEEEIEEE Standard Letter Designations for Radar Bands Used by the EESS Community and Their Comparison to the ITU Allocations ITUNomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications РадіохвилеводиWaveguide Frequency Chart 0,3 – 1 UHF Дециметрові хвилі (Ultra high frequency, UHF) 1 – 2 L-діапазон 2 – 3 S-діапазон 3 – 4 Сантиметрові хвилі (Super high frequency, SHF) 4 – 8 C-діапазон 8 – 12 X-діапазон 12 – 18 Ku-діапазон 18 – 26 K-діапазон 26 – 30 Ka-діапазон 30 – 40 Міліметрові хвилі (Extremely high frequency, EHF) 40 – 60 V-діапазон U-діапазон 60 – 75 75 – 90W-діапазон 90 – 110 110 – 140Міліметрові хвилі 140 – 220 G-діапазон 220 – 300

Важливі спектральні лінії Діапазон (IEEE) Речовина Частота (ГГц)International Astronomical Union Spectral Lines of Most Importance Below 300 GHz UHF Дейтерій 0,327384 L Водень (Радіолінія водню 21 см) 1,420406 Гідроксид-іон 1,612231; 1,665402; 1,667359; 1,720530 C Формальдегід 4,829660 Метанол 6,668518 X Гелій-3+ 8,665650 Ku Метанол 12,178 Формальдегід 14,488 K Водяна пара 22,235 Аміак 23,694; 23,723; 23,870 V Кисень 61,1 Див. також Радіохвилі Електромагнітне випромінювання Реліктове випромінювання Наближені граничні умови Леонтовича — Щукіна

Примітки

Джерела Encyclopædia Britannica Online

Посилання EM Talk, Microwave Engineering Tutorials and Tools Microwave Technology Video Р. А. Сюняев. Микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение)