Igual que les ones electromagnètiques de més baixa freqüència, les microones poden ésser generades mitjançant tubs de vuit o dispositius semiconductors; les dificultats, però, que presenten quan hom vol assolir certs nivells de potència han donat lloc a la concepció de tubs especials com són els clistrons, els magnetrons, els oscil·ladors d’ona progressiva, etc. Això no obstant, l’evolució constant dels dispositius actius d’estat sòlid i la introducció de nous semiconductors com l’arsenur de gal·li (GaAs) i el fosfur d’indi (InP) han fet progressar la tècnica i l’aplicació de les microones. Així, a la dècada dels setanta hom solucionà moltes de les dificultats de disseny i avui dia hom disposa de transistors capaços de lliurar potències considerables a la freqüència de les microones. Així, per exemple, hom ha aconseguit de construir transistors npn de silici amb potències de sortida d’1W treballant a 8 GHz i transistors d’efecte de camp (MESFET) d’arsenur de gal·li que donen 4 W a 4 GHz i fins i tot 140 mW a 22 GHz. A més dels transistors, hom també disposa d’altres dispositius semiconductors basats en principis més nous per a generar freqüències més altes dins el domini de les microones. Es tracta de dispositius de dos terminals, agrupats en dues famílies diferents. La primera és formada pels dispositius electrònics transferits (TED), que es basen en la mobilitat negativa diferencial dels electrons en alguns composts del tipus III-V, i de manera predominant de l’arsenur de gal·li. En aquest grup hom disposa dels díodes Gunn i dels dispositius d’acumulació de càrrega espacial limitada (LSA). Ambdós han permès d’obtenir potències de sortida molt elevades a freqüències molt altes. La segona família és constituïda pels dispositius d’allau (IMPATT, TRAPATT). Són dispositius de junció en què la resistència negativa és obtinguda combinant apropiadament el procés d’impacte de ruptura per allau i l’efecte dels temps de trànsit dels portadors. Aquest desenvolupament de dispositius actius per a la generació de microones juntament amb els avenços en la miniaturització i integració dels sistemes de microones han permès d’estendre'n l’àmbit d’aplicació. La majoria d’aquestes aplicacions estan basades en la propietat que tenen les microones de transmetre una energia considerable entre dos punts i a llurs característiques especials de reflexió i difracció. Històricament, la primera aplicació fou la detecció d’objectes per radar. Una altra aplicació important de les microones són les comunicacions, ja que la utilització de freqüències altes permet d’augmentar la quantitat d’informació que pot ésser transmesa sobre una línia portadora, amb els avantatges addicionals de descongestionar l’espectre electromagnètic i la d’obtenir feixos hertzians amb antenes relativament petites. Avui dia, hom utilitza aquestes freqüències tant en xarxes telefòniques, sistemes de radiodifusió i televisió, com en comunicacions de servei, ferrocarrils, etc. D’altra banda, a diferència de les freqüències de ràdio, les microones no es reflecteixen a la ionosfera ni tampoc són absorbides per ella, i per aquesta raó els radioastrònoms les empren per a estudiar les radiacions electromagnètiques originades en els estels i altres cossos celestes, i hom també les utilitza de manera generalitzada en les comunicacions espacials i per satèl·lit. Com qualsevol altra forma d’energia, les microones també poden ésser utilitzades per a escalfar, propietat que hom aprofita en una gran varietat d’aplicacions industrials i fins i tot electrodomèstiques. En els forns de microones domèstics, la cocció és realitzada de manera ràpida i contínua, perquè els aliments es couen simultàniament tant per l’interior com per l’exterior. Una altra aplicació de les microones és la detecció de fuites de gasos en els processos industrials.
f
Electrònica i informàtica
Esquema de funcionament de les microones
© Fototeca.cat
Ona electromagnètica l’espectre de freqüències de la qual és comprès entre 1 i 30 GHz, que correspon a unes longituds d’ona entre 1 i 30 cm, tot i que sovint també s’inclouen dins aquesta denominació ones amb freqüències més elevades.