Mikrowellentechnik

Die Mikrowellentechnik ist eine Technik mit der Informationen oder Energie mit Mikrowelle übertragen werden. Die Mikrowellentechnik befasst sich mit der Generierung, Verstärkung, Übertragung und Abstrahlung von Mikrowellen. Der Mikrowellenbereich reicht von 300 MHz bis 300 GHz.


Die Erzeugung und Verstärkung von Mikrowellen

Mikrowellen werden mit elektronischen Bauelementen und Resonatoren erzeugt, die in diesem Hochfrequenzbereich besondere Eigenschaften aufweisen.

Frequenzbereiche 
   für Mikrowellen

Frequenzbereiche für Mikrowellen

Neben den Vakuumröhren Magnetron und Klystron, die Mikrowellen mit hoher Energie erzeugen können, sind DRO-Oszillatoren ( Dielectric Resonator Oscillator), Wanderwellenröhren (TWT) und YIG-Oszillatoren (Yttrium-Iron Garnet) zu nennen. An Halbleiterbauelementen werden Transistoren, Feldeffekttransistoren (FET), Gunn-Dioden, High Electron Mobility Transistors (HEMT), IMPATT-Dioden (Impact Ionization Avalanche Transit-Time) und LDMOS-Transistoren (Lateral Diffused Metall Oxid Semiconductor) eingesetzt.

Die Übertragung von Mikrowellen

SMA-Stecker, 
   Foto: MC-Technologies

SMA-Stecker, Foto: MC-Technologies

Die Übertragung von Mikrowellen muss das Materialverhalten berücksichtigen und kann nur in einem begrenzten Frequenzbereich über Hochfrequenzkabel erfolgen. Bei ca. 10 GHz stößt die leitungsgebundene Übertragung an gewisse Grenzen, die sich in einer stark steigenden Dämpfung zeigen. Es gibt zwar Mikrowellen- und HF-Stecker mit denen Frequenzen bis über 100 GHz übertragen werden können, aber dies geht nur über einen begrenzten Entfernungsbereich. Für Leiterplatten wurden Striplines und Microstrips entwickelt, über die Frequenzen von 50 GHz und mehr übertragen werden können.

Das Verhalten von Mikrowellen

Aufbau 
   eines Microstrips, als Surface und Coated Microstrip

Aufbau eines Microstrips, als Surface und Coated Microstrip

Leistungsstarke Mikrowellensignale können ohnehin nicht über HF-Kabel übertragen werden, da deren Dämpfung für Mikrowellen zu hoch ist. Aus diesem Grund werden höhere Gigahertz-Wellen in Hohlleitern übertragen, wobei die Reflexion von Metall ausgenutzt wird. Da bestimmte Materialien für Mikrowellen durchlässig sind, kann man Mikrowellen mit Kunststofflinsen bündeln.

Andererseits können Mikrowellen von bestimmten Stoffen absorbiert werden und geben ihre Energie an die Stoffe ab. Diese Fähigkeit wird durch den dielektrischen Verlustfaktor des Stoffes bestimmt, der abhängig ist vom Material, der Mikrowellenfrequenz und der Temperatur. Das bekannteste Beispiel hierfür ist Wasser, das in Mikrowellenherden zum Kochen gebracht werden kann.

Die Mikrowellentechnik hat in den verschiedensten Anwendungen Einzug gehalten. So als Funktechnik für Babyphones und Garagentüröffner, in WLANs, Bluetooth und RFID, Satellitenübertragung und Mikrowellen-Richtfunk, WiMAX, Local Multipoint Distribution Service (LMDS) und ZigBee, Radarsysteme und Mobilfunk. Darüber hinaus in Mikrowellenherden, Plasmaanlagen und in der Materialprüfung, um nur einige von vielen Beispielen zu nennen.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Mikrowellentechnik
Englisch: microwave technics
Veröffentlicht: 04.01.2015
Wörter: 391
Tags: #Frequenzen
Links: Bluetooth, Dämpfung, Dielektrikum, DRO (dielectric resonator oscillator), FET (field effect transistor)