Microonda

Las bandas de frecuencia en el espectro de microondas se designan con letras. Desafortunadamente, existen varios sistemas de designación de bandas incompatibles, e incluso dentro de un mismo sistema, los rangos de frecuencia correspondientes a algunas letras varían ligeramente entre diferentes campos de aplicación. ^{[ 7 ] [ 8 ]} El sistema de letras tuvo su origen en la Segunda Guerra Mundial, en una clasificación ultrasecreta de bandas estadounidenses utilizadas en equipos de radar; este es el origen del sistema de letras más antiguo, las bandas de radar IEEE. A continuación se presenta en una tabla un conjunto de designaciones de bandas de frecuencia de microondas de la Radio Society of Great Britain (RSGB):

Existen otras definiciones. ^{[ 9 ]}

El término banda P se utiliza a veces para las frecuencias UHF inferiores a la banda L, pero ahora está obsoleto según la norma IEEE Std 521.

Cuando se desarrollaron los primeros radares en la banda K durante la Segunda Guerra Mundial, se desconocía la existencia de una banda de absorción cercana (debido al vapor de agua y al oxígeno en la atmósfera). Para evitar este problema, la banda K original se dividió en una banda inferior, K _u , y una banda superior, K _a . ^{[ 10 ]}

En un haz de microondas dirigido en ángulo hacia el cielo, una pequeña cantidad de potencia se dispersa aleatoriamente al atravesar la troposfera . ^{[ 11 ]} Un receptor sensible más allá del horizonte, con una antena de alta ganancia enfocada en esa zona de la troposfera, puede captar la señal. Esta técnica se ha utilizado en frecuencias entre 0,45 y 5  GHz en sistemas de comunicación por dispersión troposférica (troposcatter) para comunicarse más allá del horizonte, a distancias de hasta 300  km.

Antes de la llegada de la transmisión por fibra óptica , la mayoría de las llamadas telefónicas de larga distancia se realizaban a través de redes de enlaces de retransmisión por microondas operadas por compañías como AT&T Long Lines . A partir de principios de la década de 1950, se utilizó la multiplexación por división de frecuencia para enviar hasta 5400 canales telefónicos en cada canal de radio de microondas, con hasta diez canales de radio combinados en una sola antena para el salto al siguiente sitio, a una distancia de hasta 70 km. 

Los protocolos de LAN inalámbrica , como Bluetooth y las especificaciones IEEE 802.11 utilizadas para Wi-Fi, también utilizan microondas en la banda ISM  de 2,4 GHz , aunque 802.11a utiliza la banda ISM y frecuencias U-NII en el rango de 5 GHz. Los servicios de acceso inalámbrico a Internet (WIA) de largo alcance (hasta unos 25 km) con licencia se han utilizado durante casi una década en muchos países en el rango de 3,5 a 4,0 GHz. La FCC recientemente asignó espectro a los operadores que deseen ofrecer servicios en este rango en EE. UU., con especial énfasis en 3,65 GHz. Decenas de proveedores de servicios en todo el país están obteniendo o ya han recibido licencias de la FCC para operar en esta banda. Las ofertas de servicios WIMAX que se pueden transmitir en la banda de 3,65 GHz brindarán a los clientes empresariales otra opción de conectividad.     

Los protocolos de redes de área metropolitana (MAN), como WiMAX (Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas), se basan en estándares como IEEE 802.16 y están diseñados para operar entre 2 y 11  GHz. Las implementaciones comerciales se encuentran en los rangos de 2,3  GHz, 2,5  GHz, 3,5  GHz y 5,8  GHz.

Los protocolos de acceso inalámbrico de banda ancha móvil (MBWA) basados ​​en especificaciones estándar como IEEE 802.20 o ATIS/ANSI HC-SDMA (como iBurst ) operan entre 1,6 y 2,3  GHz para brindar características de movilidad y penetración en interiores similares a las de los teléfonos móviles, pero con una eficiencia espectral mucho mayor. ^{[ 18 ]}

Algunas redes de telefonía móvil , como GSM , utilizan las frecuencias de microondas bajas/UHF altas alrededor de 1,8 y 1,9  GHz en América y otros lugares, respectivamente. DVB-SH y S-DMB utilizan de 1,452 a 1,492 GHz, mientras que la radio satelital  propietaria/incompatible en EE. UU. utiliza alrededor de 2,3 GHz para DARS . 

La radio de microondas se utiliza en transmisiones de telecomunicaciones punto a punto porque, debido a su corta longitud de onda, las antenas altamente direccionales son más pequeñas y, por lo tanto, más prácticas que en longitudes de onda más largas (frecuencias más bajas). Además, el espectro de microondas ofrece mayor ancho de banda que el resto del espectro radioeléctrico; el ancho de banda utilizable por debajo de 300 MHz es menor, mientras que por encima de 300 MHz se pueden utilizar varios GHz . Normalmente, las microondas se utilizan en la transmisión remota de noticias o eventos deportivos como enlace de retorno para transmitir una señal desde una ubicación remota a una estación de televisión desde una unidad móvil especialmente equipada. Véase Servicio Auxiliar de Radiodifusión (BAS), Unidad de Captura Remota (RPU) y Enlace Estudio/Transmisor (STL).   

La mayoría de los sistemas de comunicaciones por satélite operan en las bandas C, X, K _a o K _u del espectro de microondas. Estas frecuencias permiten un gran ancho de banda, evitando las saturadas frecuencias UHF y manteniéndose por debajo de la absorción atmosférica de las frecuencias EHF. La televisión por satélite opera en la banda C para el servicio tradicional de satélite fijo con antena parabólica grande o en la banda K _u para la transmisión directa por satélite . Las comunicaciones militares se realizan principalmente a través de enlaces en las bandas X o K _u , utilizándose la banda K _{a para} Milstar .

Los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), incluidos el Beidou chino , el Sistema de Posicionamiento Global estadounidense (introducido en 1978) y el GLONASS ruso , emiten señales de navegación en varias bandas entre aproximadamente 1,2  GHz y 1,6  GHz.

El radar es una técnica de radiolocalización en la que un haz de ondas de radio emitido por un transmisor rebota en un objeto y regresa a un receptor, lo que permite determinar la ubicación, el alcance, la velocidad y otras características del objeto. La corta longitud de onda de las microondas provoca grandes reflexiones en objetos del tamaño de vehículos, barcos y aeronaves. Además, a estas longitudes de onda, las antenas de alta ganancia, como las antenas parabólicas , necesarias para producir los haces estrechos que permiten localizar objetos con precisión, son convenientemente pequeñas, lo que permite girarlas rápidamente para escanear en busca de objetos. Por lo tanto, las frecuencias de microondas son las principales frecuencias utilizadas en el radar. El radar de microondas se utiliza ampliamente en aplicaciones como el control del tráfico aéreo , la predicción meteorológica, la navegación marítima y el control de límites de velocidad . Los radares de largo alcance utilizan frecuencias de microondas más bajas, ya que en el extremo superior de la banda la absorción atmosférica limita el alcance, mientras que las ondas milimétricas se utilizan para radares de corto alcance, como los sistemas de prevención de colisiones .

Algunas de las antenas parabólicas del Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un radiotelescopio ubicado en el norte de Chile. Recibe microondas en el rango de ondas milimétricas , de 31 a 1000  GHz.

Mapas de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR), que muestran la resolución mejorada que se ha logrado con mejores radiotelescopios de microondas.

Las microondas emitidas por fuentes radioastronómicas (planetas, estrellas, galaxias y nebulosas) se estudian en radioastronomía mediante grandes antenas parabólicas llamadas radiotelescopios . Además de recibir la radiación de microondas natural, los radiotelescopios se han utilizado en experimentos de radar activo para hacer rebotar las microondas en los planetas del Sistema Solar , determinar la distancia a la Luna o cartografiar la superficie invisible de Venus a través de la capa de nubes.

El Atacama Large Millimeter Array (ALMA) , un radiotelescopio de microondas recientemente finalizado , se encuentra a más de 5000 metros (16 597 pies) de altitud en Chile y observa el universo en los rangos de longitud de onda milimétrica y submilimétrica . Es el proyecto astronómico terrestre más grande del mundo hasta la fecha, consta de más de 66 antenas y fue construido en colaboración internacional entre Europa, Norteamérica, Asia Oriental y Chile. ^{[ 19 ] [ 20 ]} 

Un enfoque importante reciente de la radioastronomía de microondas ha sido el mapeo de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR), descubierta en 1964 por los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson . Esta débil radiación de fondo, que llena el universo y es casi la misma en todas las direcciones, es una "radiación relicta" del Big Bang y una de las pocas fuentes de información sobre las condiciones del universo primitivo. Debido a la expansión y, por lo tanto, al enfriamiento del universo, la radiación originalmente de alta energía se ha desplazado a la región de microondas del espectro radioeléctrico. Los radiotelescopios suficientemente sensibles pueden detectar la CMBR como una señal débil que no está asociada con ninguna estrella, galaxia u otro objeto. ^{[ 21 ]}

Un horno microondas emite radiación de microondas a una frecuencia cercana a 2,45 GHz (12 cm)   a través de los alimentos, provocando un calentamiento dieléctrico principalmente por la absorción de energía en el agua. Los hornos microondas se convirtieron en electrodomésticos comunes en los países occidentales a finales de la década de 1970, tras el desarrollo de magnetrones de cavidad más económicos . El agua en estado líquido posee numerosas interacciones moleculares que amplían el pico de absorción. En fase gaseosa, las moléculas de agua aisladas absorben a unos 22  GHz, casi diez veces la frecuencia del horno microondas.

El calentamiento por microondas se utiliza en procesos industriales para el secado y curado de productos.

Muchas técnicas de procesamiento de semiconductores utilizan microondas para generar plasma con fines tales como el grabado iónico reactivo y la deposición química en fase vapor asistida por plasma (PECVD).

Las microondas se utilizan en estelaradores y reactores de fusión experimentales tokamak para ayudar a descomponer el gas en plasma y calentarlo a temperaturas muy elevadas. La frecuencia se ajusta a la resonancia ciclotrónica de los electrones en el campo magnético, entre 2 y 200  GHz, por lo que a menudo se la denomina Calentamiento por Resonancia Ciclotrónica de Electrones (ECRH). El futuro reactor termonuclear ITER ^{[ 22 ]} utilizará hasta 20  MW de  microondas de 170 GHz.

Las microondas pueden utilizarse para transmitir energía a largas distancias, y tras la Segunda Guerra Mundial se realizaron investigaciones para examinar las posibilidades. La NASA trabajó en las décadas de 1970 y principios de 1980 para investigar las posibilidades de utilizar sistemas de satélites de energía solar (SPS, por sus siglas en inglés) con grandes paneles solares que transmitirían energía a la superficie terrestre mediante microondas.

Existe armamento no letal que utiliza ondas milimétricas para calentar una fina capa de piel humana a una temperatura intolerable, obligando así a la persona objetivo a alejarse. Una ráfaga de dos segundos del  haz concentrado de 95 GHz calienta la piel a una temperatura de 54 °C (129 °F) a una profundidad de 0,4 milímetros ( 1/64 de pulgada) . La Fuerza Aérea y la Infantería de Marina de los Estados Unidos utilizan actualmente este tipo de sistema de negación activa en instalaciones fijas . ^{[ 23 ]}   

La radiación de microondas se utiliza en la espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica (RPE o RPE), generalmente en la banda X (~9  GHz) junto con campos magnéticos de 0,3 T. Esta técnica proporciona información sobre electrones desapareados en sistemas químicos, como radicales libres o iones de metales de transición como el Cu(II). La radiación de microondas también se utiliza para realizar espectroscopia rotacional y puede combinarse con la electroquímica, como en la electroquímica potenciada por microondas .

Las microondas se generaron por primera vez en la década de 1890 en algunos de los primeros experimentos de ondas de radio realizados por físicos que las consideraban una forma de "luz invisible". ^{[ 29 ]} James Clerk Maxwell, en su teoría del electromagnetismo de 1873 , ahora llamada ecuaciones de Maxwell , predijo que un campo eléctrico y un campo magnético acoplados podían viajar por el espacio como una onda electromagnética , y propuso que la luz consistía en ondas electromagnéticas de longitud de onda corta. ^{[ 28 ] : 832} En 1888, el físico Heinrich Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas, generando ondas de radio utilizando un transmisor de radio de chispa primitivo . ^{[ 28 ] : 830 [ 30 ]}

Hertz y los demás investigadores de radio de la época estaban interesados ​​en explorar las similitudes entre las ondas de radio y las ondas de luz, para probar la teoría de Maxwell. Se concentraron en producir ondas de radio de longitud de onda corta en los rangos UHF y de microondas, con las que podían duplicar experimentos ópticos clásicos en sus laboratorios, utilizando componentes cuasiópticos como prismas y lentes hechos de parafina , azufre y brea y rejillas de difracción de alambre , para refractar y difractar ondas de radio como rayos de luz. ^{[ 31 ]} Hertz usó frecuencias en el umbral de la región de microondas: 50, 100 y 430  MHz. ^{[ 28 ] : 831} Su  transmisor direccional de 430 MHz consistía en una antena dipolo  de varilla de latón de 26 cm con un espacio de chispa entre los extremos, suspendida en la línea focal de una antena parabólica hecha de una lámina de zinc curvada, alimentada por pulsos de alto voltaje de una bobina de inducción . ^{[ 28 ] : 845 [ 30 ]} Sus experimentos históricos demostraron que las ondas de radio, al igual que la luz, presentaban refracción , difracción , polarización , interferencia y ondas estacionarias , ^{[ 28 ] : 845-846 [ 31 ]} lo que probaba que tanto las ondas de radio como las ondas de luz eran formas de las ondas electromagnéticas de Maxwell . También experimentó con líneas de transmisión de cable abierto y coaxiales. ^{[ 28 ] : 841}

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  Transmisor de chispa de 430 MHz de Heinrich Hertz  , 1888, que consta de  un dipolo de 23 cm y un descargador de chispa en el foco de un reflector parabólico.
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  En 1894, Jagadish Chandra Bose fue la primera persona en producir ondas milimétricas ; su oscilador de chispa (en el recuadro de la derecha) generaba ondas de 60  GHz (5  mm) utilizando  resonadores de bolas metálicas de 3 mm.
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  Oscilador de bola de chispa de 3  mm de Bose utilizado para generar  ondas de 60 GHz.
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  Experimento de espectroscopia de microondas realizado por John Ambrose Fleming en 1897 que muestra la refracción  de microondas de 1,4 GHz por un prisma de parafina, duplicando experimentos anteriores de Bose y Righi.
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   Oscilador y receptor de chispa de 12 GHz de Augusto Righi , 1895.
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  La bola osciladora de 5 pulgadas de Oliver Lodge que utilizó para generar  microondas de 1,2 GHz en 1894.
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  El transmisor de chispa de microondas de 1,2  GHz (izquierda) y el receptor cohesor (derecha) utilizados por Guglielmo Marconi durante sus experimentos de 1895 tenían un alcance de 6,5 km (4,0 millas).  

A partir de 1894, Jagadish Chandra Bose realizó los primeros experimentos con microondas. Fue la primera persona en producir ondas milimétricas , generando frecuencias de hasta 60  GHz (5  milímetros) utilizando un  oscilador de chispa de bola metálica de 3 mm. ^{[ 32 ] [ 31 ]} Bose también inventó guías de onda , antenas de bocina y detectores de cristal semiconductor para su uso en sus experimentos. De forma independiente en 1894, Oliver Lodge y Augusto Righi experimentaron con microondas de 1,5 y 12 GHz respectivamente, generadas por pequeños resonadores de chispa de bola metálica. ^{[ 31 ]} El físico ruso Pyotr Lebedev generó en 1895 ondas milimétricas de 50 GHz. ^{[ 31 ]} En 1897 Lord Rayleigh resolvió el problema matemático de valores en la frontera de ondas electromagnéticas que se propagan a través de tubos conductores y varillas dieléctricas de forma arbitraria ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} que dio los modos y la frecuencia de corte de las microondas que se propagan a través de una guía de ondas . ^{[ 30 ]}  

Sin embargo, dado que las microondas se limitaban a la línea de visión , no podían comunicarse más allá del horizonte visual, y la baja potencia de los transmisores de chispa que se utilizaban entonces limitaba su alcance práctico a unos pocos kilómetros. El desarrollo posterior de las comunicaciones por radio después de 1896 empleó frecuencias más bajas, que podían viajar más allá del horizonte como ondas terrestres y, al reflejarse en la ionosfera , como ondas ionosféricas , y las frecuencias de microondas no se exploraron más en ese momento.

El uso práctico de las frecuencias de microondas no se produjo hasta las décadas de 1940 y 1950 debido a la falta de fuentes adecuadas, ya que el oscilador electrónico de tubo de vacío de triodo (válvula) utilizado en los transmisores de radio no podía producir frecuencias superiores a unos pocos cientos de megahercios debido al excesivo tiempo de tránsito de electrones y la capacitancia entre electrodos. ^{[ 30 ]} En la década de 1930, se habían desarrollado los primeros tubos de vacío de microondas de baja potencia utilizando nuevos principios; el tubo de Barkhausen-Kurz y el magnetrón de ánodo dividido . ^{[ 28 ] : 849-850 [ 37 ] [ 30 ]} Estos podían generar unos pocos vatios de potencia a frecuencias de hasta unos pocos gigahercios y se utilizaron en los primeros experimentos de comunicación con microondas.

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  Antenas del  enlace de retransmisión experimental de microondas de 1,7 GHz de 1931 a través del Canal de la Mancha.
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  Transmisor experimental de 3,3  GHz (9  cm) de 1933 que utiliza un magnetrón de ánodo dividido, en los laboratorios de Westinghouse ^{[ 38 ].}
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  Southworth (a la izquierda) demostrando la guía de ondas en la reunión del IRE en 1938, mostrando  microondas de 1,5 GHz pasando a través de la manguera metálica flexible de 7,5 m y registrándose en un detector de diodos.
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  La primera antena de bocina moderna en 1938 con el inventor Wilmer L. Barrow

En 1931, un consorcio anglo-francés encabezado por Andre C. Clavier demostró el primer enlace de retransmisión de microondas experimental, a través del Canal de la Mancha, 64 km (40 millas) entre Dover , Reino Unido y Calais , Francia. ^{[ 39 ] [ 40 ]} El sistema transmitía datos de telefonía, telégrafo y fax a través de haces bidireccionales de 1,7 GHz con una potencia de medio vatio, producidos por tubos Barkhausen-Kurz en miniatura en el foco de antenas parabólicas metálicas de 3 m (10 pies ) .   

Se necesitaba un término para distinguir estas nuevas longitudes de onda más cortas, que anteriormente se habían agrupado en la banda de " onda corta ", que abarcaba todas las ondas de menos de 200 metros. Los términos ondas cuasiópticas y ondas ultracortas se utilizaron brevemente ^{[ 37 ] [ 41 ] [ 38 ]} , pero no se popularizaron. El primer uso de la palabra microondas se produjo en 1931 ^{[ 40 ] [ 42 ]} al informar sobre el enlace de microondas anglo-francés Clavier. ^{[ 28 ] : 849}

El desarrollo del radar , principalmente en secreto, antes y durante la Segunda Guerra Mundial , resultó en los avances tecnológicos que hicieron prácticas las microondas. ^{[ 28 ] : 851 [ 30 ]} Se requerían longitudes de onda de microondas en el rango de centímetros para dar a las pequeñas antenas de radar que eran lo suficientemente compactas como para caber en aeronaves un ancho de haz lo suficientemente estrecho para localizar aeronaves enemigas. Se descubrió que las líneas de transmisión convencionales utilizadas para transportar ondas de radio tenían pérdidas de potencia excesivas en frecuencias de microondas, y George Southworth en Bell Labs y Wilmer Barrow en el MIT inventaron independientemente la guía de ondas en 1936. ^{[ 33 ]} Barrow inventó la antena de bocina en 1938 como un medio para irradiar eficientemente microondas dentro o fuera de una guía de ondas. En un receptor de microondas , se necesitaba un componente no lineal que actuara como detector y mezclador en estas frecuencias, ya que los tubos de vacío tenían demasiada capacitancia. Para cubrir esta necesidad, los investigadores resucitaron una tecnología obsoleta: el detector de cristal de contacto puntual (detector de bigotes de gato), que se utilizaba como demodulador en radios de cristal a principios del siglo XX, antes de la llegada de los receptores de válvulas. ^{[ 30 ] [ 43 ]} La baja capacitancia de las uniones semiconductoras les permitía funcionar a frecuencias de microondas. Los primeros diodos modernos de silicio y germanio se desarrollaron como detectores de microondas en la década de 1930, y los principios de la física de semiconductores aprendidos durante su desarrollo dieron lugar a la electrónica de semiconductores después de la guerra. ^{[ 30 ]}

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  Prototipo de tubo magnetrón de cavidad de Randall y Boot en la Universidad de Birmingham , 1940. En funcionamiento, el tubo se instalaba entre los polos de un electroimán.
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  Primer tubo klistrón comercial, de General Electric, 1940, seccionado para mostrar su construcción interna.
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  El radar británico Mk. VIII , el primer radar de interceptación aérea por microondas, se encuentra en la proa de un caza británico.
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  Estación móvil de retransmisión de microondas del Ejército de EE. UU. de 1945, que demostraba sistemas de retransmisión que utilizaban frecuencias de 100  MHz a 4,9  GHz y que podían transmitir hasta 8 llamadas telefónicas en un haz.

Las primeras fuentes potentes de microondas se inventaron al comienzo de la Segunda Guerra Mundial: el tubo klistrón por Russell y Sigurd Varian en la Universidad de Stanford en 1937, ^{[ 28 ] : 852-853} y el tubo magnetrón de cavidad por John Randall y Harry Boot en la Universidad de Birmingham, Reino Unido en 1940. ^{[ 28 ] : 853-855 [ 30 ]} El radar de microondas de diez centímetros (3  GHz) alimentado por el tubo magnetrón se utilizó en aviones de guerra británicos a finales de 1941 y demostró ser un cambio radical. La decisión de Gran Bretaña en 1940 de compartir su tecnología de microondas con su aliado estadounidense (la Misión Tizard ) ^{[ 28 ] : 852} acortó significativamente la guerra. El Laboratorio de Radiación del MIT, establecido secretamente en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1940 para investigar el radar, produjo gran parte del conocimiento teórico necesario para utilizar las microondas. ^{[ 28 ] : 852} Los sistemas de retransmisión por microondas fueron desarrollados por el ejército aliado durante la guerra y utilizados para redes de comunicación seguras en el campo de batalla en el teatro europeo. El primero fue el British Wireless Set No. 10, un sistema de multiplexación por división de tiempo  de 5 GHz y 8 líneas telefónicas desarrollado por el Signals Research and Development Establishment del Reino Unido en 1942. ^{[ 28 ] : 855}

Después de la Segunda Guerra Mundial, las microondas fueron rápidamente explotadas comercialmente. ^{[ 30 ]} Debido a su alta frecuencia, tenían una capacidad de transmisión de información ( ancho de banda ) muy grande; un solo haz de microondas podía transportar decenas de miles de llamadas telefónicas. En las décadas de 1950 y 1960 se construyeron redes de retransmisión de microondas transcontinentales en los EE. UU. y Europa para intercambiar llamadas telefónicas entre ciudades y distribuir programas de televisión. En la nueva industria de la radiodifusión televisiva , desde la década de 1940 se utilizaron antenas parabólicas de microondas para transmitir señales de video de retorno desde camiones de producción móviles de regreso al estudio, lo que permitió las primeras transmisiones de televisión remotas . Los primeros satélites de comunicaciones se lanzaron en la década de 1960, que retransmitían llamadas telefónicas y televisión entre puntos muy distantes en la Tierra utilizando haces de microondas. En 1964, Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson mientras investigaban el ruido en una antena de bocina de satélite en Bell Labs , Holmdel, Nueva Jersey, descubrieron la radiación cósmica de fondo de microondas .

Antenas de bocina de banda C en una central de conmutación telefónica en Seattle, pertenecientes a la red de retransmisión de microondas Long Lines de AT&T, construida en la década de 1960.

El primer máser y su inventor, Charles Townes , 1955.

Antena de lente de microondas utilizada en el radar del misil antiaéreo Nike Ajax de 1954.

El primer horno microondas comercial, el Radarange de Amana , se instaló en la cocina del buque mercante estadounidense NS Savannah  en 1961.

El satélite de comunicaciones Telstar 1 , lanzado el 10 de julio de 1962, fue el primer satélite en retransmitir señales de televisión. El anillo de antenas de cavidad de microondas recibía la señal ascendente  de 6,39 GHz y transmitía la señal descendente de 4,17 GHz . 

El radar de microondas se convirtió en la tecnología central utilizada en el control del tráfico aéreo , la navegación marítima , la defensa antiaérea , la detección de misiles balísticos y, posteriormente, en muchos otros usos. El radar y la comunicación por satélite impulsaron el desarrollo de las modernas antenas de microondas: la antena parabólica (el tipo más común), la antena Cassegrain , la antena de lente , la antena de ranura y la antena de fase .

La capacidad de las ondas cortas para calentar rápidamente materiales y cocinar alimentos fue investigada en la década de 1930 por Ilia E. Mouromtseff en Westinghouse, y en la Feria Mundial de Chicago de 1933 demostró la cocción de comidas con un  transmisor de radio de 60 MHz. ^{[ 44 ]} En 1945 , Percy Spencer , un ingeniero que trabajaba en radar en Raytheon , notó que la radiación de microondas de un oscilador de magnetrón derretía una barra de chocolate en su bolsillo. Investigó la cocción con microondas e inventó el horno de microondas , que consiste en un magnetrón que alimenta microondas a una cavidad metálica cerrada que contiene alimentos, que fue patentado por Raytheon el 8 de octubre de 1945. Debido a su costo, los hornos de microondas se usaron inicialmente en cocinas institucionales, pero para 1986 aproximadamente el 25% de los hogares en los EE. UU. poseían uno. El calentamiento por microondas se generalizó como un proceso industrial en industrias como la fabricación de plásticos, y como terapia médica para matar células cancerosas en la hipertermia por microondas .

El tubo de onda progresiva (TWT), desarrollado en 1943 por Rudolph Kompfner y John Pierce, proporcionó una fuente de microondas sintonizable de alta potencia de hasta 50  GHz y se convirtió en el tubo de microondas más utilizado (además del omnipresente magnetrón utilizado en los hornos de microondas). La familia de tubos girotrones , desarrollada en Rusia, podía producir megavatios de potencia hasta frecuencias de ondas milimétricas y se utiliza en calefacción industrial e investigación de plasma , así como para alimentar aceleradores de partículas y reactores de fusión nuclear .

Primer reloj atómico de cesio e inventor Louis Essen (izquierda) , 1955

Máser de rubí experimental (extremo inferior de la varilla) , 1961

Oscilador de microondas compuesto por un diodo Gunn dentro de un resonador de cavidad , década de 1970.

Radar de velocidad moderno . En el extremo derecho de la antena de bocina de cobre se encuentra el diodo Gunn (conjunto gris) que genera las microondas.

El desarrollo de la electrónica de semiconductores en la década de 1950 dio lugar a los primeros dispositivos de microondas de estado sólido que funcionaban según un nuevo principio: la resistencia negativa (algunos tubos de microondas de antes de la guerra también habían utilizado resistencia negativa). ^{[ 30 ]} El oscilador de retroalimentación y los amplificadores de dos puertos que se utilizaban a frecuencias más bajas se volvieron inestables a frecuencias de microondas, y los osciladores de resistencia negativa y los amplificadores basados ​​en dispositivos de un puerto como los diodos funcionaron mejor.

El diodo túnel, inventado en 1957 por el físico japonés Leo Esaki, podía generar unos pocos milivatios de potencia de microondas. Su invención impulsó la búsqueda de mejores dispositivos semiconductores de resistencia negativa para su uso como osciladores de microondas, lo que dio como resultado la invención del diodo IMPATT en 1956 por WT Read y Ralph L. Johnston, y el diodo Gunn en 1962 por JB Gunn . ^{[ 30 ]} Los diodos son las fuentes de microondas más utilizadas en la actualidad.

Se desarrollaron dos amplificadores de microondas de estado sólido de baja resistencia negativa y bajo ruido : el máser , inventado en 1953 por Charles H. Townes , James P. Gordon y H. J. Zeiger , y el amplificador paramétrico varactor , desarrollado en 1956 por Marion Hines. ^{[ 30 ]} El amplificador paramétrico y el máser de rubí , inventado en 1958 por un equipo de Bell Labs dirigido por H. E. D. Scovil, se utilizaron para receptores de microondas de bajo ruido en radiotelescopios y estaciones terrestres de satélites . El máser condujo al desarrollo de relojes atómicos , que miden el tiempo utilizando una frecuencia de microondas precisa emitida por átomos que experimentan una transición electrónica entre dos niveles de energía. Los circuitos amplificadores de resistencia negativa requirieron la invención de nuevos componentes de guía de onda no recíprocos , como circuladores , aisladores y acopladores direccionales . En 1969, Kaneyuki Kurokawa derivó condiciones matemáticas para la estabilidad en circuitos de resistencia negativa que formaron la base del diseño de osciladores de microondas. ^{[ 45 ]}

Antes de la década de 1980, los dispositivos y circuitos de microondas eran voluminosos y costosos, por lo que las frecuencias de microondas generalmente se limitaban a la etapa de salida de los transmisores y al front-end de RF de los receptores, y las señales se heterodinaban a una frecuencia intermedia más baja para su procesamiento. Desde la década de 1970 hasta la actualidad, se han desarrollado componentes de microondas de estado sólido activos, pequeños y económicos, que se pueden montar en placas de circuitos impresos, lo que permite que los circuitos realicen un procesamiento de señales significativo en frecuencias de microondas. Esto ha hecho posible la televisión por satélite , la televisión por cable , los dispositivos GPS y los dispositivos inalámbricos modernos, como los teléfonos inteligentes , Wi-Fi y Bluetooth, que se conectan a redes mediante microondas.

La microcinta , un tipo de línea de transmisión utilizable en frecuencias de microondas, se inventó con circuitos impresos en la década de 1950. ^{[ 30 ]} La capacidad de fabricar a bajo costo una amplia gama de formas en placas de circuitos impresos permitió la creación de versiones de microcinta de condensadores , inductores , stubs resonantes , divisores , acopladores direccionales , diplexores , filtros y antenas, lo que posibilitó la construcción de circuitos de microondas compactos. ^{[ 30 ]}

Los transistores que operaban en frecuencias de microondas se desarrollaron en la década de 1970. El semiconductor arseniuro de galio (GaAs) tiene una movilidad electrónica mucho mayor que el silicio, ^{[ 30 ]} por lo que los dispositivos fabricados con este material pueden operar a 4 veces la frecuencia de dispositivos similares de silicio. A partir de la década de 1970, el GaAs se utilizó para fabricar los primeros transistores de microondas, ^{[ 30 ]} y ha dominado los semiconductores de microondas desde entonces. Los MESFET ( transistores de efecto de campo metal-semiconductor ), transistores de efecto de campo rápidos de GaAs que utilizan uniones Schottky para la puerta, se desarrollaron a partir de 1968 y han alcanzado frecuencias de corte de 100  GHz, y ahora son los dispositivos de microondas activos más utilizados. ^{[ 30 ]} Otra familia de transistores con un límite de frecuencia más alto es el HEMT ( transistor de alta movilidad electrónica ), un transistor de efecto de campo hecho con dos semiconductores diferentes, AlGaAs y GaAs, utilizando tecnología de heterounión , y el HBT ( transistor bipolar de heterounión ) similar . ^{[ 30 ]}

El GaAs puede hacerse semi-aislante, lo que permite usarlo como sustrato sobre el cual se pueden fabricar circuitos que contienen componentes pasivos , así como transistores, mediante litografía. ^{[ 30 ]} En 1976, esto condujo a los primeros circuitos integrados (CI) que funcionaban en frecuencias de microondas, llamados circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC). ^{[ 30 ]} La palabra "monolítico" se agregó para distinguirlos de los circuitos PCB de microcinta, que se llamaban "circuitos integrados de microondas" (MIC). Desde entonces, también se han desarrollado MMIC de silicio. Hoy en día, los MMIC se han convertido en los pilares de la electrónica de alta frecuencia, tanto analógica como digital, permitiendo la producción de receptores de microondas de un solo chip, amplificadores de banda ancha , módems y microprocesadores .