بسم الله الرحمن الرحيم
ربما تتسائل. ماذا تعنى إلكترونيات الميكروويف ؟ وما الفرق بينها وبين الإلكترونيات العادية؟ ولماذا نحتاجها؟ وكيف تعمل ؟
هذه الأسئلة وغيرها هو ما سأحاول الإجابة عليه لاحقا .
--------------------------------------------------------------------------------
إن الدوائر الإلكترونية التى تراها داخل الأجهزة المنزلية كالتليفزيون والراديو والحاسب والتى تتكون من مقاومات وترانزسترات ودوائر متكاملة وغيرها.. تجد نفسها عاجزة عن العمل فى ترددات عالية كترددات الميكروويف
وذلك بسبب :
1- المكثفات الطفيلية الموجودة فى جميع العناصر والتى كان يمكن إهمالها فى الترددات الصغيرة . أصبحت تسبب مشكلة بظهورها بقوة فى نطاق الميكروويف حيث تقل معاوقتها كثيرا (قد تصل إلى دائرة قصر ) والتى تسحب من القانون
Xc=1/2*pi*Fc
حيث Xc هى معاوقة المكثف
و Pi هو العدد الطبيعى =3,14
و Fc هو التردد الذى نعمل عليه
ويلاحظ أنه كلما زاد التردد كلما قلت المعاوقة
ويمكنك أن تتخيل خطورة الأمر إذا عرفت أنه فى حالة الترددات العالية قد ترى الدائرة أرجل الدائرة المتكاملة وهى متصلة الأرجل (على أرجلها قصر).
2- بعض النظم البطيئة لا يمكنها أن تعطى رد فعل (خرج) وذلك لأن التغير فى الدخل سريعا جدا (كما فى موجات الميكروويف).
3- فى نظم الإتصالات نحتاج قدرة Power كبيرة لنقل موجة بتردد الميكروويف حتى ننقلها لمسافات كبيرة . وقد لا تتحمل العناصر (مثل الترانزستور والدايود العاديين) تلك الحرارة الناشئة عن مرور قدرات عالية فيها.
4-عند ترددات الميكروويف تعمل الوصلات والأجزاء المعدنية الصغيرة كهوائيات تتحول فيها الإشارة الكهربية إلى إنبعاثات موجية.
--------------------------------------------------------------------------------
وفى دراستنا التالية سنتناول نوعين من الإلكترونيات التى تعمل فى الميكروويف وهما :
1- الصمامات Tubes
2- إلكترونيات الحالة الصلبة Solid State Electronics
--------------------------------------------------------------------------------
أولا : الصماماتTubes
معظمنا رأى أو سمع عن الراديوهات أو التليفزيونات التى كانت تعمل بواسطة الصمامات أو كما يسميها الفنيون أحيانا (اللمبات) -وذلك لأنها تشبه المصابيح فى شكلها -
كان ذلك قبل وفى بداية إختراع الترانزستور وإنتشاره حيث كانت تلك الصمامات تقوم بعمل الترانزستور.
وتتركب هذه الصمامات كما بالشكل المرفق من
(أنبوبة زجاجية مفرغة) بداخلها
مصعد (أنود) Anode متصل خارجيا بجهد موجب.
و شبكة Grid متصلة خارجيا بجهد موجب.
و مهبط (كاثود) Cathode متصل خارجيا بجهد سالب.
وطريقة عملها :
1- نتيجة لفرق الجهد الكبير بين الأنود والكاثود تنهار مقاومة الوسط بينهما ويتحرك شعاع من الإلكترونات خارجا من المهبط Cathode (سالب الشحنة) متجها إلى المصعد Anode (موجب الشحنة).
وتكون سرعة الإلكترونات فى هذا الشعاع :
v=(2Ve/m)^1/2
حيث v هو سرعة إلكترون فى الشعاع
و V هو فرق الجهد بين الكاثود والأنود
و e هو شحنة الإلكترون= 1,602* (10^-19) كولوم
و m هى كتلة الإلكترون = 9,107*(10^-31) كجم
وأثناء سريان هذا الشعاع تقوم الشبكة Grid بالتأثير على سرعة الإلكترونات فى هذا الشعاع
فلو كانت شحنة الشبكة سالبة فإنها تبطىء من سرعة الإلكترونات (الشحنات المتشابهة تتنافر).بينما لو كانت موجبة فإنها تسرع من سرعة الإلكترونات (الشحنات المختلفة تتجاذب).
ولكن هذا النوع من الصمامات عجز عن العمل عند ترددات الميكروويف . وكان أكبر تردد يمكن أن يعمل عنده هو Vo/8d
حيث Vo هو جهد المصعد
و d هى المسافة بين الشبكة والمهبط.
لذا فإنه تم التفكير فى صمامات تعمل عند ترددات الميكروويف العالية.والتى يمكنها العمل فى الرادارات وأفران الميكروويف ودوائر الإرسال.
--------------------------------------------------------------------------------
يوجد نوعان من أساسيان من صمامات الميكروويف :
1- صمامات تستخدم التجاويف Cavities مثل :
الكلايسترون Klystron
الماجنترون Magnetron
2- صمامات تستخدم دوائر الموجات البطيئة Slow-wave Circuits
صمام الموجات المتنقلة Traveling Wave Tube
يتبع.....
تحياتي
ابن شطيط