Микроволновые волны. Лечение Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
Кем были изобретены микроволновки и чем все закончилось?
Первые микроволновки были изобретены немецкими учеными по заказу нацистов. Сделано это было для того, чтобы не тратить времени на приготовление пищи и не везти с собой тяжелое горючее для печей в холодные русские зимы. В процессе эксплуатации выяснялось, что еда, приготовленная в них, отрицательно влияла на здоровье солдат и от её использования отказались.
В 1942-1943 годах эти исследования попали в руки американцев и были засекречены.
В то же время несколько микроволновых печей попали в руки русским и были тщательно изучены советскими учеными в Белорусском Радио Технологическом институте и в закрытых исследовательских институтах Урала и Новосибирска (д-ра Луриа и Перов) . В частности был изучен их биологический эффект, то есть влияние СВЧ излучения на биологические объекты.
Результат:
В Советском Союзе издали закон, запрещающий использование печей на основе СВЧ излучения из-за их биологической опасности! Советы опубликовали международное предупреждение о вреде микроволновой печи и других аналогичных электромагнитных устройств для здоровья и окружающей среды.
Эти данные немного настораживают, не правда ли?
Продолжая работу, советские ученые исследовали тысячи рабочих, которые работали с радарными установками и получали микроволновое излучение. Результаты были настолько серьезны, что был установлен строгий лимит излучения в 10 микроватт для работников и 1 микроватт для гражданских лиц.
Принцип работы микроволновой печи:
Микроволновое излучение, Сверхчастотное излучение (СВЧ излучение) - электромагнитные излучения, включающие в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (от 30 см - частота 1 ГГц до 1 мм - 300 ГГц).
Микроволны являются одной из форм электромагнитной энергии, как и световые волны или радиоволны. Это очень короткие электромагнитные волны, которые перемещаются со скоростью света (299,79 тысяч км в секунду). В современной технике микроволны используются в микроволновой печи, для междугородной и международной телефонной связи, передачи телевизионных программ, работы Интернета на Земле и через спутники. Но микроволны наиболее известны нам в качестве источника энергии для приготовления пищи - микроволновая печь.
Каждая микроволновая печь содержит магнетрон, который преобразует электрическую энергию в сверхвысокочастотное электрическое поле частотой 2450 МГц или 2,45 ГГц, которое и взаимодействует с молекулами воды в пище. Микроволны «атакуют» молекулы воды в пище, заставляя их вращаться с частотой миллионы раз в секунду, создавая молекулярное трение, которое и нагревает еду.
В чем же вред микроволновки?
Для тех, кто знает о вредном влиянии мобильных телефонов должно быть понятно, что мобильный телефон работает на тех же частотах, что и микроволновка. Для тех, кто не знаком с данной информацией, ознакомьтесь с информацией «Влияние мобильных телефонов на человека» .
Мы расскажем о четырех факторах, свидетельствующих о том, что вред микроволновки имеет место быть.
Во-первых , это сами электромагнитные излучения, точнее их информационная составляющая. В науке она называется торсионным полем.
Экспериментально установлено, что электромагнитные излучения имеют торсионную (информационную) компоненту. Согласно исследованиям специалистов из Франции, России, Украины и Швейцарии именно торсионные поля, а не электромагнитные, являются основным фактором негативного влияния на здоровье человека. Так как именно торсионное поле передает человеку всю ту негативную информацию, от которой начинаютсья головные боли, раздражения, бессонница и т.д.
Кроме того, нельзя забывать и о температуре. Конечно, это касается длительного отрезка времени и постоянного использования микроволновки.
Наиболее вредным для организма человека, с точки зрения биологии, является высокочастотное излучение сантиметрового диапазона (СВЧ), дающее электромагнитные излучения наибольшей интенсивности.
СВЧ излучение непосредственно нагревает организм, ток крови уменьшает нагревание (это относится к органам, богатым кровеносными сосудами). Но есть органы, например хрусталик, не содержащие кровеносных сосудов. Поэтому волны СВЧ, т.е. значительное тепловое воздействие, приводят к помутнению хрусталика и его разрушению. Эти изменения необратимы.
Электромагнитные излучения нельзя увидеть, услышать или явственно почувствовать. Но оно существует и действует на организм человека. Точно механизм воздействия электромагнитного изучения еще не изучен. Влияние этого излучения проявляется не сразу, а по мере накопления, поэтому бывает сложно отнести то или иное заболевание, внезапно возникшее у человека, на счет приборов, с которыми он контактировал.
Во-вторых
, это влияние СВЧ излучения на пищу. B результате воздействия электромагнитного излучения на вещество возможна ионизация молекул, т.е. атом может приобрести или потерять электрон, – а это меняет структуру вещества.
Излучение приводит к разрушению и деформации молекул пищи. Микроволновая печь создает новые соединения, не существующие в природе, называемые радиолитическими. Радиолитические соединения создают молекулярную гниль - как прямое следствие радиации.
- Мясо, приготовленное в микроволновой печи содержит Nitrosodienthanolamines, хорошо известный канцероген;
- Некоторые аминокислоты в молоке и хлопьях превращались в канцерогены;
- Размораживание замороженных фруктов в микроволновых печах превращает их глюкозиды и галактозиды в частицы, содержащие канцерогенные элементы;
- Даже очень короткое облучение в микроволновой печи сырых овощей превращает их алкалоиды в канцерогены;
- Канцерогенные свободные радикалы формируются в растениях в микроволновой печи, особенно в корнеплодах;
- Уменьшается ценность пищи от 60% до90%;
- Исчезает биологическая активность витамина В (complex), витаминов С и Е, также во многих минералах;
- Разрушаются в разной степени в растениях алкалоиды, глюкозиды, галактозиды и нитрилозиды;
- Деградация нуклео-протеинов в мясе. Роберт Беккер в своей книге ‘Электричество тела’, ссылаясь на исследования Российских ученых, описывает заболевания связанные с микроволновой печью.
Факты:
Некоторые из аминокислот L-пролина, входящие в состав молока матери, а также в молочные смеси для детей, под воздействием микроволн преобразуются в d-изомеры, которые считаются нейротоксичными (деформируют нервную систему) и нефротоксичными (ядовитыми для почек). Это беда, что многих детей вскармливают на искусственных заменителях молока (детское питание), которые становятся еще более токсичными благодаря микроволновым печам.
Проведенное краткосрочное исследование показало, что у людей, употреблявших приготовленные в микроволновой печи молоко и овощи, изменился состав крови, понизился гемоглобин и повысился холестерин, тогда как у людей, употреблявших ту же пищу, но приготовленную традиционным способом, состояние организма не менялось.
Пациентка больницы Норма Левит перенесла несложную операцию на коленке, после чего скончалась от переливания крови. Обычно перед переливанием кровь подогревают, но не в микроволновой печи. На этот раз медсестра подогрела кровь в микроволновой печи, не подозревая об опасности. Испорченная микроволновкой кровь убила Норму. То же самое проиcxодит и с пищей, которая подогревается и готовится в микроволновках. Хотя и суд состоялся, но об этом случае не трезвонили газеты и журналы.
Исследователи Венского университета установили, что при нагревании микроволнами нарушается атомный порядок аминокислот. По мнению исследователей, это вызывает обеспокоенность, потому что эти аминокислоты встраиваются в протеины, которые они затем структурно, функционально и иммунологически изменяют. Таким образом, протеины – основы жизни – меняются в пище микроволнами.
В-третьих , СВЧ излучения приводят к ослаблению клеток нашего организма.
В генной инженерии существует такой способ: чтобы проникнуть в клетку, ее слегка облучают электромагнитными волнами и этим ослабляют клеточные мембраны. Так как клетки практически сломаны, то клеточные мембраны не могут предохранить клетку от проникновения вирусов, грибков и других микроорганизмов, также подавляется естественный механизм самовосстановления.
В-четвертых , микроволновая печь создает радиоактивный распад молекул с последующим образованием новых неизвестных природе сплавов, как обычно при радиации.
Вред микроволновки теперь не кажется таким уж нереальным?
Влияние СВЧ излучения на здоровье человека
В результате употребления приготовленной в микроволновой печи пищи сначала понижается пульс и давление, а затем возникает нервозность, повышенное давление, головные боли, головокружение, боль в глазах, бессонница, раздражительность, нервозность, боли в желудке, неспособность концентрироваться, потеря волос, увеличение случаев аппендицитов, катаракты, репродуктивные проблемы, рак. Эти xронические симптомы обостряются при стрессах и заболеваниях сердца.
Потребление пищи, облученной в микроволновой печи, способствует образованию повышенного числа раковых клеток в сыворотке крови.
Согласно статистике, у большого числа людей пища, облученная в микроволновой печи, вызывает опухоли, напоминающие раковые в желудке и в пищеварительном тракте, кроме того, общее перерождение периферийной клеточной ткани с постоянным расстройством функций системы пищеварения и выделения.
Таким образом, пища, изменённая микроволнами, наносит вред пищеварительному тракту и иммунной системе человека и может, в конечном счёте, вызвать рак.
Кроме того, нельзя забывать и о самом электромагнитном излучении. Особенно это касается беременных и детей.
Наиболее подвержены влиянию электромагнитных полей кровеносная система, эндокринная система, головной мозг, глаза, иммунная и половая системы.
Что касается беременных, то здесь нужно быть предельно внимательными. Неограниченные «прогулки» по электромагнитным полям во время беременности могут привести к самопроизвольным абортам, преждевременным родам, появлению врожденных пороков развития у детей.
Подробнее о влиянии электромагнитных полей в разделе «Влияние электромагнитного излучения на человека» .
Целью данного сайта не является запугивание. Мы предупреждаем.
Никто не говорит, что завтра у вас будет расстройства с психикой или, не дай бог, обнаружат что-то в мозге.
Вред СВЧ излучения зависит от его интенсивности и времени воздействия. Современные микроволновые печи не смогут убить вас… завтра или через год…
Ученые говорят о последствиях через 10-15 лет.
О чем это говорит?
1. Если вам сегодня 20-25, то еще будучи молодым человеком (до 35-40 лет), вы рискуете остаться инвалидом, или родить инвалида, или же не родить его вообще, заметно сократить срок жизни себе и своему ребенку.
2. Если вам около 30-40, то, возможно, вы не увидите своих внуков или рискуете болезненной старостью. Кроме того, вы влияете на развитие и даже жизнь ваших детей.
3. Если вам около 50 и больше, обратитесь к пункту 2. Вас это тоже касается.
Вам это надо?
Не лучше ли обеспечить себе защиту от электромагнитного излучения и отказаться от приема пищи из микроволновки?
Cекция "Tехника и технология переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья"
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ-ПОЛЯ
НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Краев А.А. (кафедра физики, МГТУ)
Почти невозможно заранее рассчитать количество лучистой энергии, поглощенной телом человека в данном участке электромагнитного поля и преобразованной в теплоту. Величина этой энергии сильно зависит от основных электрических характеристик, положения, размеров и структуры мышечной и жировой тканей и направления падения волны, т. е. другими словами, эта величина зависит от входного сопротивления данной сложной структуры. Направление поляризации падающей волны относительно оси тела также играет существенную роль. В каждом отдельном случае для установления симптомов требуется точное исследование существующих условий. Действительное повышение температуры тела зависит от таких параметров окружающей среды, как температура и влажность, и от механизма охлаждения тела. Облучение в сверхвысокочастотном интенсивном поле живых тканей приводит к изменению их свойств, которые связаны с тепловыми последствиями поглощения излучения. Для изучения этих изменений живые ткани можно разделить на два класса: б) ткани, не содержащие кровеносных сосудов. При соответствующем регулировании выходной мощности генератора сверхвысоких частот и продолжительности облучения различные ткани, содержащие кровеносные сосуды, могут быть нагреты практически до любой температуры. Температура тканей, начинает повышаться сразу же после подвода к ней СВЧ-энергии. Этот рост температуры продолжается в течение 15-20 мин и может на 1-2 °С повысить температуру ткани по сравнению со средней температурой тела, после чего температура начинает падать. Падение температуры в облучаемом участке происходит в результате резкого увеличения в нем потока крови, что приводит к соответствующему отводу теплоты. Отсутствие кровеносных сосудов в некоторых частях тела делает их особенно уязвимыми к облучению сверхвысокими частотами. В этом случае теплота может поглощаться только окружающими сосудистыми тканями, к которым она может поступать только путем теплопроводности. Это в частности справедливо для тканей глаза и таких внутренних органов, как желчный пузырь, мочевой пузырь и желудочно-кишечный тракт. Малое количество кровеносных сосудов в этих тканях затрудняет процесс авторегулирования температуры. Кроме того, отражения от граничных поверхностей полостей тела и областей расположения костного мозга при определенных условиях приводит в образованию стоячих волн. Чрезмерное возрастание температуры в отдельных участках действия стоячих волн может вызвать повреждение ткани. Отражения такого рода вызываются также металлическими предметами, расположенными внутри или на поверхности тела. При интенсивном облучении этих тканей СВЧ-полем наблюдается их перегрев, приводящий к необратимым изменениям. В то же время СВЧ-поля малой мощности благотворно воздействуют на организм человека, что используется в медицинской практике. Головной и спинной мозг чувствительны к изменениям давления, и поэтому повышение температуры в результате облучения головы может иметь серьезные последствия. Кости черепной коробки вызывают сильные отражения, из-за чего оценить поглощенную энергию очень трудно. Повышение температуры мозга происходит наиболее быстро, когда голова облучается сверху или когда облучается грудная клетка, так как нагретая кровь из грудной клетки непосредственно направляется к мозгу. Облучение головы вызывает состояние сонливости с последующим переходом к бессознательному состоянию. При длительном облучении появляются судороги, переходящие затем в паралич. При облучении головы неизбежно наступает смерть, если температура мозга повышается на 6 °С. Глаз - это один из наиболее чувствительных к облучению энергией СВЧ органов, потому что он имеет слабую терморегуляционную систему и выделяющаяся теплота не может отводиться достаточно быстро. После 10 мин облучения мощностью 100 Вт на частоте 2450 МГц возможно развитие катаракты (помутнения хрусталика глаза), в результате чего белок хрусталика коагулирует и образует видимые белые вкрапления. На этой частоте наибольшая температура возникает около задней поверхности хрусталика, который состоит из протеина, легко повреждаемого при нагревании. Мужские половые органы в высшей степени чувствительны к тепловому воздействию и, следовательно, особенно уязвимы при облучении. Безопасная плотность излучения в виде максимального уровня 5 мВт/см 2 значительно ниже, чем для других чувствительных к облучению органов. В результате облучения семенников может наступить временное или постоянное бесплодие. Повреждение половых тканей рассматривают особо, так как некоторые генетики считают, что небольшие дозы облучения не приводят к каким-либо физиологическим нарушениям, в то же время могут вызвать мутации генов, которые остаются скрытыми в течение нескольких поколений.
Диапазон радиоизлучения противоположен гамма-излучению и тоже неограничен с одной стороны - со стороны длинных волн и низких частот.
Инженеры делят его на множество участков. Самые короткие радиоволны используют для беспроводной передачи данных (интернет, сотовая и спутниковая телефония); метровые, дециметровые и ультракороткие волны (УКВ) занимают местные теле- и радиостанции; короткие волны (КВ) служат для глобальной радиосвязи - они отражаются от ионосферы и могут огибать Землю; средние и длинные волны используют для регионального радиовещания. Сверхдлинные волны (СДВ) - от 1 км до тысяч километров - проникают сквозь соленую воду и применяются для связи с подводными лодками, а также для поиска полезных ископаемых.
Энергия радиоволн крайне низка, но они возбуждают слабые колебания электронов в металлической антенне. Эти колебания затем усиливаются и регистрируются.
Атмосфера пропускает радиоволны длиной от 1 мм до 30 м. Они позволяют наблюдать ядра галактик, нейтронные звезды, другие планетные системы, но самое впечатляющее достижение радиоастрономии - рекордно детальные изображения космических источников, разрешение которых превосходит десятитысячную долю угловой секунды.
Микроволны
Микроволны - это поддиапазон радиоизлучения, примыкающий к инфракрасному. Его также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, так как у него самая большая частота в радиодиапазоне.
Микроволновый диапазон интересен астрономам, поскольку в нем регистрируется оставшееся со времен Большого взрыва реликтовое излучение (другое название - микроволновый космический фон). Оно было испущено 13,7 млрд лет назад, когда горячее вещество Вселенной стало прозрачным для собственного теплового излучения. По мере расширения Вселенной реликтовое излучение остыло и сегодня его температура составляет 2,7 К.
Реликтовое излучение приходит на Землю со всех направлений. Сегодня астрофизиков интересуют неоднородности свечения неба в микроволновом диапазоне. По ним определяют, как в ранней Вселенной начинали формироваться скопления галактик, чтобы проверить правильность космологических теорий.
А на Земле микроволны используются для таких прозаических задач, как разогрев завтрака и разговоры по мобильному телефону.
Атмосфера прозрачна для микроволн. Их можно использовать для связи со спутниками. Есть также проекты передачи энергии на расстояние с помощью СВЧ-пучков.
Источники
Обзоры неба
Небо в микроволновом диапазоне 1,9 мм (WMAP)
Космический микроволновый фон, называемый также реликтовым излучением, представляет собой остывшее свечение горячей Вселенной . Впервые оно было обнаружено А. Пензиасом и Р. Вильсоном в 1965 году (Нобелевская премия 1978 г.) Первые измерения показали, что излучение совершенно однородно по всему небу.
В 1992 году было объявлено об открытии анизотропии (неоднородности) реликтового излучения. Этот результат был получен советским спутником «Реликт-1» и подтвержден американским спутником COBE (см. Небо в инфракрасном диапазоне). COBE также определил, что спектр реликтового излучения очень близок к чернотельному . За этот результат присуждена Нобелевская премия 2006 года.
Вариации яркости реликтового излучения по небу не превышают одной сотой доли процента, но их наличие указывает на едва заметные неоднородности в распределении вещества, которые существовали на ранней стадии эволюции Вселенной и послужили зародышами галактик и их скоплений.
Однако точности данных COBE и «Реликта» было недостаточно для проверки космологических моделей, и поэтому в 2001 году был запущен новый более точный аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который к 2003 году построил детальную карту распределения интенсивности реликтового излучения по небесной сфере. На основе этих данных сейчас ведется уточнение космологических моделей и представлений об эволюции галактик.
Реликтовое излучение возникло, когда возраст Вселенной составлял около 400 тысяч лет и она вследствие расширения и остывания стала прозрачна для собственного теплового излучения. Первоначально излучение имело планковский (чернотельный) спектр с температурой около 3000 K и приходилось на ближний инфракрасный и видимый диапазоны спектра.
По мере расширения Вселенной реликтовое излучение испытывало красное смещение, что приводило к снижению его температуры. На сегодня температура реликтового излучения составляет 2,7 К и оно приходится на микроволновый и дальний инфракрасный (субмиллиметровый) диапазоны спектра. На графике показан приближенный вид планковского спектра для этой температуры. Впервые спектр реликтового излучения был измерен спутником COBE (см. Небо в инфракрасном диапазоне), за что в 2006 году была присуждена Нобелевская премия.
Радионебо на волне 21 см , 1420 МГц (Dickey & Lockman)
Знаменитая спектральная линия с длиной волны 21,1 см - это еще один способ наблюдения нейтрального атомарного водорода в космосе. Линия возникает благодаря так называемому сверхтонкому расщеплению основного энергетического уровня атома водорода.
Энергия невозбужденного атома водорода зависит от взаимной ориентации спинов протона и электрона. Если они параллельны, энергия чуть выше. Такие атомы могут спонтанно переходить в состояние с антипараллельными спинами, испуская квант радиоизлучения, уносящий крохотный избыток энергии. С отдельным атомом такое случается в среднем раз в 11 млн лет. Но огромное распространение водорода во Вселенной делает возможным наблюдение газовых облаков на этой частоте.
Радионебо на волне 73,5 см , 408 МГц (Бонн)
Это самый длинноволновый из всех обзоров неба. Он был выполнен на волне, на которой в Галактике наблюдается значительное число источников. Кроме того, выбор длины волны определялся техническими причинами. Для построения обзора использовался один из крупнейших в мире полноповоротных радиотелескопов - 100-метровый боннский радиотелескоп.
Земное применение
Главное преимущество микроволновой печи - прогрев со временем продуктов по всему объему, а не только с поверхности.
Микроволновое излучение, имея большую длину волны, глубже инфракрасного проникает под поверхность продуктов. Внутри продуктов электромагнитные колебания возбуждают вращательные уровни молекул воды, движение которых в основном и вызывает нагрев пищи. Таким образом происходит микроволновая (СВЧ) сушка продуктов, размораживание, приготовление и разогрев. Также переменные электрические токи возбуждают токи высокой частоты. Эти токи могут возникать в веществах, где присутствуют подвижные заряженные частицы.
А вот острые и тонкие металлические предметы в микроволновую печь помещать нельзя (это особенно касается посуды с напыленными металлическими украшениями под серебро и золото). Даже тонкое колечко позолоты по краю тарелки может вызвать мощный электрический разряд, который повредит устройство, создающее электромагнитную волну в печи (магнетрон, клистрон).
Принцип действия сотовой телефонии основан на использовании радиоканала (в микроволновом диапазоне) для связи между абонентом и одной из базовых станций. Между базовыми станциями информация передается, как правило, по цифровым кабельным сетям.
Радиус действия базовой станции - размер соты - от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. Он зависит от ландшафта и от мощности сигнала, которую подбирают так, чтобы в одной соте было не слишком много активных абонентов.
В стандарте GSM одна базовая станция может обеспечивать не более 8 телефонных разговоров одновременно. На массовых мероприятиях и при стихийных бедствиях количество звонящих абонентов резко увеличивается, это перегружает базовые станции и приводит к перебоям с сотовой связью. На такие случаи у сотовых операторов есть мобильные базовые станции, которые могут быть оперативно доставлены в район большого скопления народа.
Много споров вызывает вопрос о возможном вреде микроволнового излучения сотовых телефонов. Во время разговора передатчик находится в непосредственной близости от головы человека. Многократно проводившиеся исследования пока не смогли достоверно зарегистрировать негативного воздействия радиоизлучения сотовых телефонов на здоровье. Хотя полностью исключить воздействие слабого микроволнового излучения на ткани организма нельзя, оснований для серьезного беспокойства нет.
Передача телевизионного изображения ведется на метровых и дециметровых волнах. Каждый кадр разбивается на строки, вдоль которых определенным образом меняется яркость.
Передатчик телевизионной станции постоянно выдает в эфир радиосигнал строго фиксированной частоты, она называется несущей частотой. Под нее подстраивается приемный контур телевизора - в нем на нужной частоте возникает резонанс, позволяющий уловить слабые электромагнитные колебания. Информация об изображении передается амплитудой колебаний: большая амплитуда - высокая яркость, низкая амплитуда - темный участок изображения. Этот принцип называется амплитудной модуляцией. Аналогичным образом передается звук радиостанциями (кроме FM-станций).
С переходом к цифровому телевидению правила кодирования изображения меняются, но сам принцип несущей частоты и ее модуляции сохраняется.
Параболическая антенна для приема сигнала с геостационарного спутника в микроволновом и УКВ-диапазонах. Принцип действия такой же, как у радиотелескопа , но тарелку не требуется делать подвижной. В момент монтажа ее направляют на спутник, который всегда остается на одном месте относительно земных сооружений.
Это достигается за счет вывода спутника на геостационарную орбиту высотой около 36 тыс. км над экватором Земли. Период обращения по этой орбите в точности равен периоду вращения Земли вокруг своей оси относительно звезд - 23 часа 56 минут 4 секунды. Размер тарелки зависит от мощности спутникового передатчика и его диаграммы направленности. У каждого спутника есть основной район обслуживания, где его сигналы принимаются тарелкой диаметром 50–100 см , и периферийная зона, где сигнал быстро слабеет и для его приема может потребоваться антенна до 2–3 м .
Что такое Воздействие сверхвысокочастотного электромагнитного поля
Сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон радиоволн включает деци-, санти- и миллиметровые волны с частотой колебаний соответственно 0,3-3000 МГц, 3-30 000 МГц и 30-300 000 МГц. Биологическое действие радиоволн всех диапазонов качественно сходно, но с увеличением частоты колебаний его эффект возрастает.
Патогенез (что происходит?) во время Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
В патогенезе нарушений ведущая роль принадлежит нервной системе, что связано как с прямым действием СВЧ-поля на ее отделы, так и с рефлекторными влияниями через рецепторные поля. В качестве механизма действия предполагаются нарушения синаптической передачи возбуждения.
Гигиеническими нормами предусмотрена предельная интенсивность СВЧ-поля на рабочих местах в пределах 10-100 мкВт на 1 см2 в секунду при длительном воздействии поля (от 2 до 8 ч в сутки). В случае некоторого превышения этих норм отмечается так называемое нетепловое (специфическое) действие СВЧ-поля с развитием в организме в основном функциональных изменений, однако склонных к кумуляции при повторных воздействиях СВЧ-поля. Облучение большой интенсивности, начиная с 10 мкВт на 1 см? в секунду, дает уже «тепловой» эффект и в результате этого приводит к перегреванию с развитием структурных изменений, особенно в нервной системе, эндокринных железах, хрусталике глаза. Обратимые изменения в этих органах возможны при интенсивности СВЧ-поля 10-7-5 мкВт/см2 в секунду.
СВЧ-поле возникает при работе электронных радиотехнических устройств, например радиолокационных станций (РЛС). Обслуживанием излучающей аппаратуры занято большое число людей, которые могут при нарушении правил техники безопасности подвергаться облучению СВЧ-полем. Под облучение могут попадать и лица, не связанные с работой на РЛС. Это происходит в связи с тем, что мощность современных РЛС весьма велика и излучение может распространяться на значительное расстояние.
Биологический эффект СВЧ-поля зависит от интенсивности, времени воздействия, длины волны, облучаемого органа, исходного функционального состояния организма. При этом наряду с тепловым действием, когда под влиянием облучения в органах и тканях регистрируется повышение температуры тела, различают и нетепловое, при котором регистрируемо го повышения температуры не отмечается, однако физиологические сдвиги в организме имеются.
Клинически тепловое действие проявляется в двигательном беспокойстве, повышении температуры тела, одышке, учащении пульса, повышении артериального давления, усилении саливации и др.
Под влиянием СВЧ-поля малой интенсивности (нетепловой), не превышающей установленных предельно допустимых уровней облучения (не более 10 мкВт/см? в течен ие рабочего дня, 100 мкВт/см? в течение 2 ч и 1000 мкВт/см? в течение 15-20 мин с применением защитных очков), наступают функциональные изменения нервной системы различной степени выраженности. При повторных многократных воздействиях может наблюдаться накапливание эффекта.
Симптомы Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
Неврологические расстройства выражаются в повышенной утомляемости, понижении работоспособности, головной боли, головокружении, расстройствах сна (сонливость, бессонница, неспокойный сон со сновидениями), раздражительности, общей слабости, повышенной потливости, приливах к голове, иногда ослаблении памяти. При особенно значительных воздействиях иногда отмечаются тремор, обморочные состояния, страхи, галлюцинации.
Наряду с указанными изменениями наблюдаются сердечно-сосудистые расстройства по типу нейроциркуляторной дистонии: боли в области сердца, одышка, особенно при физической нагрузке, сердцебиения, «замирание» сердца. Объективно отмечаются гипотензия, приглушение тонов сердца, иногда систолический шум на верхушке.
При несистематических, слабых по интенсивности облучениях синдром СВЧ-воздействия может вначале проявляться исподволь: возникают легкое недомогание, утомляемость, чаще к концу рабочего дня, иногда присоединяются одышка при физической нагрузке, неприятные ощущения в области сердца. По степени выраженности симптомов хронического СВЧ-воздействия в его течении можно выделить три стадии.
В первой стадии отчетливые явления астении и нейроциркуляторной дистонии отсутствуют, но имеются отдельные жалобы; с прекращением облучения все эти изменения сравнительно быстро проходят.
Вторая стадия характеризуется достаточно отчетливыми, более стойкими расстройствами, которые также обратимы.
Третья стадия встречается исключительно редко: могут наблюдаться галлюцинации, страхи, обмороки, адинамия, нарушения чувствительности по периферическому типу, симптомы коронарной недостаточности.
Диагностика Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
При диагностике хронического СВЧ-воздействия встречаются весьма значительные затруднения. Диагноз может быть установлен в случаях, когда проявления астенического состояния и нейроциркуляторной дистонии, характерные для СВЧ-воздействия, имеют прямое или косвенное отношение к облучениям СВЧ-полем. При этом интенсивность облучения, как правило, превышает предельно допустимые уровни.
Лечение Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
Первоочередным мероприятием является исключение дальнейшего облучения. В качестве лечебных могут быть рекомендованы общеукрепляюшие и симптоматические средства. В первой стадии развития проявлений назначается амбулаторное лечение: 1-2 % раствор бромида натрия внутрь в индивидуальной дозировке с кофеином, настойка китайского лимонника, женьшеня по 15-30 капель 2 раза в день, ежедневные внутримышечные инъекции 10 мл 10% раствора глюконата кальция (10-15 инъекций на курс).
При более выраженных нарушениях (вторая стадия) рекомендуется стационарное лечение. В дополнение к указанным средствам могут быть добавлены 20 мл 40 % раствора глюкозы с 2 мл 5 % раствора аскорбиновой кислоты (10-15 вливаний на курс). Применяют также подкожные инъекции стрихнина по 0,5-1 мл 0,1 % раствора на инъекцию, глутаминовую кислоту внутрь по 0,5-1 г 3 раза в день, снотворные: барбитал, нитразепам на ночь. Рекомендуются водные процедуры (ванны, души).
Профилактика Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля
В качестве профилактических мероприятий необходимы детальные медицинские осмотры один раз в год лиц, находящихся под СВЧ-воздействием. При этом особое внимание обращается на состояние нервной, сердечно-сосудисто й системы, крови и органа зрения. Для этого необходимо привлекать специалистов: окулиста, невролога и терапевта. Внеочередные медицинские обследования проводятся при сигналах о неблагополучии со стороны состояния здоровья врачей (например, жалобах на ухудшение самочувствия). При выявлении заболевшего в связи с СВЧ-воздействием следует опросить и других лиц, работающих в сходных условиях, при необходимости осмотреть их, а также организовать проверку мощности потока СВЧ-поля на рабочих местах.
К каким докторам следует обращаться если у Вас Воздействие сверхвысокочастотного электромагнитного поля
Невролог
Акции и специальные предложения
Медицинские новости
20.02.2019
Главные детские специалисты фтизиатры посетили 72-ю школу Санкт-Петербурга для изучения причин, по которым 11 школьников почувствовали слабость и головокружения после постановки им в понедельник, 18 февраля, пробы на туберкулез
Вирусы не только витают в воздухе, но и могут попадать на поручни, сидения и другие поверхности, при этом сохраняя свою активность. Поэтому в поездках или общественных местах желательно не только исключить общение с окружающими людьми, но и избегать...
Вернуть хорошее зрение и навсегда распрощаться с очками и контактными линзами - мечта многих людей. Сейчас её можно сделать реальностью быстро и безопасно. Новые возможности лазерной коррекции зрения открывает полностью бесконтактная методика Фемто-ЛАСИК.
Косметические препараты, предназначенные ухаживать за нашей кожей и волосами, на самом деле могут оказаться не столь безопасными, как мы думаем
Содержание статьи
СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН, частотный диапазон электромагнитного излучения (100ё300 000 млн. герц), расположенный в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров.
Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн. Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твердыми объектами. Во многом аналогично свету оно фокусируется, распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и другие СВЧ-устройства представляют собой как бы увеличенные варианты оптических элементов типа зеркал и линз.
В то же время СВЧ-излучение сходно с радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах. Но благодаря более высоким частотам оно дает более широкие возможности передачи информации, что позволяет повысить эффективность связи. Например, один СВЧ-луч может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров. Сходство СВЧ-излучения со светом и повышенная плотность переносимой им информации оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.
ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ
Радиолокация.
Волны дециметрово-сантиметрового диапазона оставались предметом чисто научного любопытства до начала Второй мировой войны, когда возникла настоятельная необходимость в новом и эффективном электронном средстве раннего обнаружения. Только тогда начались интенсивные исследования СВЧ-радиолокации, хотя принципиальная ее возможность была продемонстрирована еще в 1923 в Научно-исследовательской лаборатории ВМС США. Суть радиолокации в том, что в пространство испускаются короткие, интенсивные импульсы СВЧ-излучения, а затем регистрируется часть этого излучения, вернувшаяся от искомого удаленного объекта – морского судна или самолета.
Связь.
Радиоволны СВЧ-диапазона широко применяются в технике связи. Кроме различных радиосистем военного назначения, во всех странах мира имеются многочисленные коммерческие линии СВЧ-связи. Поскольку такие радиоволны не следуют за кривизной земной поверхности, а распространяются по прямой, эти линии связи, как правило, состоят из ретрансляционных станций, установленных на вершинах холмов или на радиобашнях с интервалами ок. 50 км. Параболические или рупорные антенны, смонтированные на башнях, принимают и передают дальше СВЧ-сигналы. На каждой станции перед ретрансляцией сигнал усиливается электронным усилителем. Поскольку СВЧ-излучение допускает узконаправленные прием и передачу, для передачи не требуется больших затрат электроэнергии.
Хотя система башен, антенн, приемников и передатчиков может показаться весьма дорогостоящей, в конечном счете все это с лихвой окупается благодаря большой информационной емкости СВЧ-каналов связи. Города Соединенных Штатов соединены между собой сложной сетью более чем из 4000 ретрансляционных СВЧ-звеньев, образующих систему связи, которая простирается от одного океанского побережья до другого. Каналы этой сети способны пропускать тысячи телефонных разговоров и многочисленные телевизионные программы одновременно.
Спутники связи.
Система ретрансляционных радиобашен, необходимая для передачи СВЧ-излучения на большие расстояния, может быть построена, конечно, только на суше. Для межконтинентальной же связи требуется иной способ ретрансляции. Здесь на помощь приходят связные искусственные спутники Земли; выведенные на геостационарную орбиту, они могут выполнять функции ретрансляционных станций СВЧ-связи.
Электронное устройство, называемое активно-ретрансляционным ИСЗ, принимает, усиливает и ретранслирует СВЧ-сигналы, передаваемые наземными станциями. Первые экспериментальные ИСЗ такого типа («Телстар», «Релэй» и «Синком») успешно осуществляли уже в начале 1960-х годов ретрансляцию телевизионного вещания с одного континента на другой. На основе этого опыта были разработаны коммерческие спутники межконтинентальной и внутренней связи. Спутники последней межконтинентальной серии «Интелсат» были выведены в различные точки геостационарной орбиты таким образом, что зоны их охвата, перекрываясь, обеспечивают обслуживание абонентов во всем мире. Каждый спутник серии «Интелсат» последних модификаций предоставляет клиентам тысячи каналов высококачественной связи для одновременной передачи телефонных, телевизионных, факсимильных сигналов и цифровых данных.
Термообработка пищевых продуктов.
СВЧ-излучение применяется для термообработки пищевых продуктов в домашних условиях и в пищевой промышленности. Энергия, генерируемая мощными электронными лампами, может быть сконцентрирована в малом объеме для высокоэффективной тепловой обработки продуктов в т.н. микроволновых или СВЧ-печах, отличающихся чистотой, бесшумностью и компактностью. Такие устройства применяются на самолетных бортовых кухнях, в железнодорожных вагонах-ресторанах и торговых автоматах, где требуются быстрые подготовка продуктов и приготовление блюд. Промышленность выпускает также СВЧ-печи бытового назначения.
Научные исследования.
СВЧ-излучение сыграло важную роль в исследованиях электронных свойств твердых тел. Когда такое тело оказывается в магнитном поле, свободные электроны в нем начинают вращаться вокруг магнитных силовых линий в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Частота вращения, называемая циклотронной, прямо пропорциональна напряженности магнитного поля и обратно пропорциональна эффективной массе электрона. (Эффективная масса определяет ускорение электрона под воздействием какой-либо силы в кристалле. Она отличается от массы свободного электрона, которой определяется ускорение электрона под действием какой-либо силы в вакууме. Различие обусловлено наличием сил притяжения и отталкивания, с которыми действуют на электрон в кристалле окружающие атомы и другие электроны.) Если на твердое тело, находящееся в магнитном поле, падает излучение СВЧ-диапазона, то это излучение сильно поглощается, когда его частота равна циклотронной частоте электрона. Данное явление называется циклотронным резонансом; оно позволяет измерить эффективную массу электрона. Такие измерения дали много ценной информации об электронных свойствах полупроводников, металлов и металлоидов.
Излучение СВЧ-диапазона играет важную роль также в исследованиях космического пространства. Астрономы многое узнали о нашей Галактике, исследуя излучение с длиной волны 21 см, испускаемое газообразным водородом в межзвездном пространстве. Теперь можно измерять скорость и определять направление движения рукавов Галактики, а также расположение и плотность областей газообразного водорода в космосе.
ИСТОЧНИКИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ
Быстрый прогресс в области СВЧ-техники в значительной мере связан с изобретением специальных электровакуумных приборов – магнетрона и клистрона, способных генерировать большие количества СВЧ-энергии. Генератор на обычном вакуумном триоде, используемый на низких частотах, в СВЧ-диапазоне оказывается весьма неэффективным.
Двумя главными недостатками триода как СВЧ-генератора являются конечное время пролета электрона и межэлектродная емкость. Первый связан с тем, что электрону требуется некоторое (хотя и малое) время, чтобы пролететь между электродами вакуумной лампы. За это время СВЧ-поле успевает изменить свое направление на обратное, так что и электрон вынужден повернуть обратно, не долетев до другого электрода. В результате электроны без всякой пользы колеблются внутри лампы, не отдавая свою энергию в колебательный контур внешней цепи.
Магнетрон.
В магнетроне, изобретенном в Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки отсутствуют, поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации СВЧ-излучения – принцип объемного резонатора. Подобно тому как у органной трубы данного размера имеются собственные акустические резонансные частоты, так и у объемного резонатора имеются собственные электромагнитные резонансы. Стенки резонатора действуют как индуктивность, а пространство между ними – как емкость некой резонансной цепи. Таким образом, объемный резонатор подобен параллельному резонансному контуру низкочастотного генератора с отдельными конденсатором и катушкой индуктивности. Размеры объемного резонатора выбираются, конечно, так, чтобы данному сочетанию емкости и индуктивности соответствовала нужная резонансная сверхвысокая частота.
В магнетроне (рис. 1) предусмотрено несколько объемных резонаторов, симметрично расположенных вокруг катода, находящегося в центре. Прибор помещают между полюсами сильного магнита. При этом электроны, испускаемые катодом, под действием магнитного поля вынуждены двигаться по круговым траекториям. Их скорость такова, что они в строго определенное время пересекают на периферии открытые пазы резонаторов. При этом они отдают свою кинетическую энергию, возбуждая колебания в резонаторах. Затем электроны возвращаются на катод, и процесс повторяется. Благодаря такому устройству время пролета и межэлектродные емкости не мешают генерации СВЧ-энергии.
Магнетроны могут быть сделаны большого размера, и тогда они дают мощные импульсы СВЧ-энергии. Но у магнетрона имеются свои недостатки. Например, резонаторы для очень высоких частот становятся столь малыми, что их трудно изготавливать, а сам такой магнетрон из-за своих малых размеров не может быть достаточно мощным. Кроме того, для магнетрона нужен тяжелый магнит, причем требуемая масса магнита возрастает с увеличением мощности прибора. Поэтому для самолетных бортовых установок мощные магнетроны не подходят.
Клистрон.
Для этого электровакуумного прибора, основанного на несколько ином принципе, не требуется внешнее магнитное поле. В клистроне (рис. 2) электроны движутся по прямой от катода к отражательной пластине, а затем обратно. При этом они пересекают открытый зазор объемного резонатора в форме бублика. Управляющая сетка и сетки резонатора группируют электроны в отдельные «сгустки», так что электроны пересекают зазор резонатора только в определенные моменты времени. Промежутки между сгустками согласованы с резонансной частотой резонатора таким образом, что кинетическая энергия электронов передается резонатору, вследствие чего в нем устанавливаются мощные электромагнитные колебания. Этот процесс можно сравнить с ритмичным раскачиванием первоначально неподвижных качелей.
Первые клистроны были довольно маломощными приборами, но позднее они побили все рекорды магнетронов как СВЧ-генераторов большой мощности. Были созданы клистроны, выдававшие до 10 млн. ватт мощности в импульсе и до 100 тыс. ватт в непрерывном режиме. Система клистронов исследовательского линейного ускорителя частиц выдает 50 млн. ватт СВЧ-мощности в импульсе.
Клистроны могут работать на частотах до 120 млрд. герц; однако при этом их выходная мощность, как правило, не превышает одного ватта. Разрабатываются варианты конструкции клистрона, рассчитанного на большие выходные мощности в миллиметровом диапазоне.
Клистроны могут также служить усилителями СВЧ-сигналов. Для этого нужно входной сигнал подавать на сетки объемного резонатора, и тогда плотность электронных сгустков будет изменяться в соответствии с этим сигналом.
Лампа бегущей волны (ЛБВ).
Еще один электровакуумный прибор для генерации и усиления электромагнитных волн СВЧ-диапазона – лампа бегущей волны. Она представляет собой тонкую откачанную трубку, вставляемую в фокусирующую магнитную катушку. Внутри трубки имеется замедляющая проволочная спираль. Вдоль оси спирали проходит электронный луч, а по самой спирали бежит волна усиливаемого сигнала. Диаметр, длина и шаг спирали, а также скорость электронов подобраны таким образом, что электроны отдают часть своей кинетической энергии бегущей волне.
Радиоволны распространяются со скоростью света, тогда как скорость электронов в луче значительно меньше. Однако, поскольку СВЧ-сигнал вынужден идти по спирали, скорость его продвижения вдоль оси трубки близка к скорости электронного луча. Поэтому бегущая волна достаточно долго взаимодействует с электронами и усиливается, поглощая их энергию.
Если на лампу не подается внешний сигнал, то усиливается случайный электрический шум на некоторой резонансной частоте и ЛБВ бегущей волны работает как СВЧ-генератор, а не усилитель.
Выходная мощность ЛБВ значительно меньше, чем у магнетронов и клистронов на той же частоте. Однако ЛБВ допускают настройку в необычайно широком частотном диапазоне и могут служить очень чувствительными малошумящими усилителями. Такое сочетание свойств делает ЛБВ очень ценным прибором СВЧ-техники.
Плоские вакуумные триоды.
Хотя клистроны и магнетроны более предпочтительны как СВЧ-генераторы, благодаря усовершенствованиям в какой-то мере восстановлена важная роль вакуумных триодов, особенно в качестве усилителей на частотах до 3 млрд. герц.
Трудности, связанные с временем пролета, устранены благодаря очень малым расстояниям между электродами. Нежелательные межэлектродные емкости сведены к минимуму, поскольку электроды сделаны сетчатыми, а все внешние соединения выполняются на больших кольцах, находящихся вне лампы. Как и принято в СВЧ-технике, применен объемный резонатор. Резонатор плотно охватывает лампу, и кольцевые соединители обеспечивают контакт по всей окружности резонатора.
Генератор на диоде Ганна.
Такой полупроводниковый СВЧ-генератор был предложен в 1963 Дж.Ганном, сотрудником Уотсоновского научно-исследовательского центра корпорации ИБМ. В настоящее время подобные приборы дают мощности лишь порядка милливатт на частотах не более 24 млрд. герц. Но в этих пределах он имеет несомненные преимущества перед маломощными клистронами.
Поскольку диод Ганна представляет собой монокристалл арсенида галлия, он в принципе более стабилен и долговечен, нежели клистрон, в котором должен быть нагреваемый катод для создания потока электронов и необходим высокий вакуум. Кроме того, диод Ганна работает при сравнительно низком напряжении питания, тогда как для питания клистрона нужны громоздкие и дорогостоящие источники питания с напряжением от 1000 до 5000 В.
СХЕМНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Коаксиальные кабели и волноводы.
Для передачи электромагнитных волн СВЧ-диапазона не через эфир, а по металлическим проводникам нужны специальные методы и проводники особой формы. Обычные провода, по которым передается электричество, пригодные для передачи низкочастотных радиосигналов, неэффективны на сверхвысоких частотах.
Любой отрезок провода имеет емкость и индуктивность. Эти т.н. распределенные параметры приобретают очень важное значение в СВЧ-технике. Сочетание емкости проводника с его собственной индуктивностью на сверхвысоких частотах играет роль резонансного контура, почти полностью блокирующего передачу. Поскольку в проводных линиях передачи невозможно устранить влияние распределенных параметров, приходится обращаться к другим принципам передачи СВЧ-волн. Эти принципы воплощены в коаксиальных кабелях и волноводах.
Коаксиальный кабель состоит из внутреннего провода и охватывающего его цилиндрического наружного проводника. Промежуток между ними заполнен пластиковым диэлектриком, например тефлоном или полиэтиленом. С первого взгляда это может показаться похожим на пару обычных проводов, но на сверхвысоких частотах их функция иная. СВЧ-сигнал, введенный с одного конца кабеля, на самом деле распространяется не по металлу проводников, а по заполненному изолирующим материалом промежутку между ними.
Коаксиальные кабели хорошо передают СВЧ-сигналы частотой до нескольких миллиардов герц, но на более высоких частотах их эффективность снижается, и они непригодны для передачи больших мощностей.
Обычные каналы для передачи волн СВЧ-диапазона имеют форму волноводов. Волновод – это тщательно обработанная металлическая труба прямоугольного или кругового поперечного сечения, внутри которой распространяется СВЧ-сигнал. Упрощенно говоря, волновод направляет волну, заставляя ее то и дело отражаться от стенок. Но на самом деле распространение волны по волноводу есть распространение колебаний электрического и магнитного полей волны, как и в свободном пространстве. Такое распространение в волноводе возможно лишь при условии, что его размеры находятся в определенном соотношении с частотой передаваемого сигнала. Поэтому волновод точно рассчитывается, так же точно обрабатывается и предназначается только для узкого интервала частот. Другие частоты он передает плохо либо вообще не передает. Типичное распределение электрического и магнитного полей внутри волновода показано на рис. 3.
Чем выше частота волны, тем меньше размеры соответствующего ей прямоугольного волновода; в конце концов эти размеры оказываются столь малы, что чрезмерно усложняется его изготовление и снижается передаваемая им предельная мощность. Поэтому были начаты разработки круговых волноводов (кругового поперечного сечения), которые могут иметь достаточно большие размеры даже на высоких частотах СВЧ-диапазона. Применение кругового волновода сдерживается некоторыми трудностями. Например, такой волновод должен быть прямым, иначе его эффективность снижается. Прямоугольные же волноводы легко изгибать, им можно придавать нужную криволинейную форму, и это никак не сказывается на распространении сигнала. Радиолокационные и другие СВЧ-установки обычно выглядят как запутанные лабиринты из волноводных трактов, соединяющих разные компоненты и передающих сигнал от одного прибора другому в пределах системы.
Твердотельные компоненты.
Твердотельные компоненты, например полупроводниковые и ферритовые, играют важную роль в СВЧ-технике. Так, для детектирования, переключения, выпрямления, частотного преобразования и усиления СВЧ-сигналов применяются германиевые и кремниевые диоды.
Для усиления применяются также специальные диоды – варикапы (с управляемой емкостью) – в схеме, называемой параметрическим усилителем. Широко распространенные усилители такого рода служат для усиления крайне малых сигналов, так как они почти не вносят собственные шумы и искажения.
Твердотельным СВЧ-усилителем с низким уровнем шума является и рубиновый мазер. Такой мазер, действие которого основано на квантовомеханических принципах, усиливает СВЧ-сигнал за счет переходов между уровнями внутренней энергии атомов в кристалле рубина. Рубин (или другой подходящий материал мазера) погружается в жидкий гелий, так что усилитель работает при чрезвычайно низких температурах (лишь на несколько градусов превышающих температуру абсолютного нуля). Поэтому уровень тепловых шумов в схеме очень низок, благодаря чему мазер пригоден для радиоастрономических, сверхчувствительных радиолокационных и других измерений, в которых нужно обнаруживать и усиливать крайне слабые СВЧ-сигналы.
Для изготовления СВЧ-переключателей, фильтров и циркуляторов широко применяются ферритовые материалы, такие, как оксид магния-железа и железо-иттриевый гранат. Ферритовые устройства управляются посредством магнитных полей, причем для управления потоком мощного СВЧ-сигнала достаточно слабого магнитного поля. Ферритовые переключатели имеют то преимущество перед механическими, что в них нет движущихся частей, подверженных износу, а переключение осуществляется весьма быстро. На рис. 4 представлено типичное ферритовое устройство – циркулятор. Действуя подобно кольцевой транспортной развязке, циркулятор обеспечивает следование сигнала только по определенным трактам, соединяющим различные компоненты. Циркуляторы и другие ферритовые переключающие устройства применяются при подключении нескольких компонентов СВЧ-системы к одной и той же антенне. На рис. 4 циркулятор не пропускает передаваемый сигнал на приемник, а принимаемый сигнал – на передатчик.
В СВЧ-технике находит применение и туннельный диод – сравнительно новый полупроводниковый прибор, работающий на частотах до 10 млрд. герц. Он используется в генераторах, усилителях, частотных преобразователях и переключателях. Его рабочие мощности невелики, но это первый полупроводниковый прибор, способный эффективно работать на столь высоких частотах.
Антенны.
СВЧ-антенны отличаются большим разнообразием необычных форм. Размер антенны приблизительно пропорционален длине волны сигнала, а поэтому для СВЧ-диапазона вполне приемлемы конструкции, которые были бы слишком громоздки на более низких частотах.
В конструкциях многих антенн учитываются те свойства СВЧ-излучения, которые сближают его со светом. Типичными примерами могут служить рупорные антенны, параболические отражатели, металлические и диэлектрические линзы. Применяются также винтовые и спиральные антенны, часто изготавливаемые в виде печатных схем.
Группы щелевых волноводов можно расположить так, чтобы получилась нужная диаграмма направленности для излучаемой энергии. Часто применяются также диполи типа хорошо известных телевизионных антенн, устанавливаемых на крышах. В таких антеннах нередко имеются одинаковые элементы, расположенные с интервалами, равными длине волны, и повышающие направленность за счет интерференции.
СВЧ-антенны обычно проектируют так, чтобы они были предельно направленными, поскольку во многих СВЧ-системах очень важно, чтобы энергия передавалась и принималась в точно заданном направлении. Направленность антенны возрастает с увеличением ее диаметра. Но можно уменьшить антенну, сохранив ее направленность, если перейти на более высокие рабочие частоты.
Многие «зеркальные» антенны с параболическим или сферическим металлическим отражателем спроектированы специально для приема крайне слабых сигналов, приходящих, например, от межпланетных космических аппаратов или от далеких галактик. В Аресибо (Пуэрто-Рико) действует один из крупнейших радиотелескопов с металлическим отражателем в виде сферического сегмента, диаметр которого равен 300 м. Антенна имеет неподвижное («меридианное») основание; ее приемный радиолуч перемещается по небосводу благодаря вращению Земли. Самая большая (76 м) полностью подвижная антенна расположена в Джодрелл-Бенке (Великобритания).
Новое в области антенн – антенна с электронным управлением направленностью; такую антенну не нужно механически поворачивать. Она состоит из многочисленных элементов – вибраторов, которые можно электронными средствами по-разному соединять между собой и тем самым обеспечивать чувствительность «антенной решетки» в любом нужном направлении.
