Hochfrequenztechnik und Elektromagnetische Verträglichkeit

Vorlesung Antennen- und Mikrowellentechnik

Die Veranstaltung umfasst 3 Semesterwochenstunden und richtet sich an Studierende

Vermittelt werden vertiefte Kenntnisse wichtiger Komponenten und Technologien der modernen Hochfrequenz-, Mikrowellen- und Antennentechnik und deren mathematischer Beschreibung. Die Veranstaltung soll (in Verbindung mit dem Praktikum Antennen- und Mikrowellentechnik) den Grundstein für eine spätere qualifizierte Tätigkeit in der hardware-nahen Entwicklung oder Forschung legen.  Zugleich soll das Verständnis für die Anwendung mathematischer Überlegungen, nicht nur zur Berechnung von Zahlenwerten, sondern auch zur Ableitung qualitativer Zusammenhänge vertieft werden.

Inhalt der Veranstaltung:

  1. Hohlleiter

    Grundlagen der Vektoranalysis. Maxwellsche Gleichungen. Stetigkeits- und Randbedingungen. Helmholtz-Gleichung. TM und TE Wellen in Rechteckkohlleitern. Ausbreitungs- und Dämpfungstypen, kritische Frequenz. TE10-Welle. Transversale Strukturfunktion. Modale Spannung und Stromstärke. Wellengrößen, Streuparameter. Hohlleiterkomponenten.

  2. Antennen

    Hertzscher Dipol. Nah- und Fernfeld. Polarisation.  Leistungsflussdichte und abgestrahlte Leistung. Fernfeld einer allgemeinen Stromdichteverteilung. Richtcharakeristik und Gewinn. Wirkungsgrad. Reziprozität. Effektive Fläche. Friissche Übertragungsformel. Halbwellen-Dipol. Bauformen weiterer Antennen. Ersatzschaltbilder und Anpassung. Antennengruppen. Mehrantennensysteme (MIMO).

  3. Mikrowellenschaltungen

    Mikrostreifen- und Koplanarleitung. Leitungs-, Hybrid- und Rat-race-Koppler, Wilkinson-Teiler. Empfängerschaltungen: low-noise amplifier. Senderschaltungen: lineare Endstufe, Polar-Modulator, offset-PLL.

 
Umfangreiche Unterlagen zur Vorlesung und Übungsaufgaben stehen den Studierenden im StudIP zur Verfügung.