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Anwendungen der HF- Technik

Fachbereich 2.2

Der Bereich hochfrequenter elektromagnetischer Wellen umfasst ein Frequenzspektrum über etwa sieben Dekaden und erstreckt sich bis an die Grenze des infraroten Spektralbereichs (Terahertz-Gebiet). Wichtige Anwendungsgebiete der Hochfrequenz-(HF)- und Mikrowellentechnik sind beispielsweise:

  • Nachrichtenübertragung: Rundfunk, Fernsehen, Satellitenkommunikation, Fernsteuerung, Richtfunk
  • Datenübertragung, mobile Kommunikation (Breitband-Kommunikationssysteme, Wireless Local Area Networks) Navigation und Ortungstechnik, Verkehrserfassung (Road Transport Informatics, RTI)
  • Kfz-Abstandsradar (Automotive Obstacle Detection, Collision Avoidance Radar)
  • Fernerkundung, Land-, See- und Luftüberwachung, Verbindung zu beweglichen Stationen in Zügen, Schiffen, Flugzeugen
  • Medizinische Diagnostik und Therapie (Nachweis von Krankheitsherden, Strahlungstherapie)
  • Erderkundung (Bodenschätze, Kartographie), Ozeanographie, Meteorologie und Umwelt-Überwachung (Untersuchung der Atmosphäre, Erfassung von Wolken, Nebel, Niederschlägen, Luft- und Gewässerverschmutzung)
  • Radioastronomische Untersuchungen; Erforschung von Molekül- und Atomstrukturen (Empfang von HF-Strahlung aus dem Weltraum, Mikrowellen-Spektroskopie)
  • Kernfusionstechnik (Plasma-Diagnostik und -Erzeugung), Teilchenbeschleunigung
  • dielektrische Erwärmung (Mikrowellenherde, industrielle Trocknung, HF-Induktions-Schmelzöfen)
  • chemische Verfahrenstechnik, Festkörperchemie.

Die moderne HF- und Mikrowellentechnik wird heute durch folgende herausragende Merkmale geprägt:

  • Aktive und passive Halbleiterbauelemente sind inzwischen für sehr hohe Frequenzen entwickelt, wie etwa HF-Transistoren bis 100 GHz und Gunn-, Impatt- und Schottky-Dioden bis über 100 GHz
  • Messgeneratoren und Synthesegeneratoren mit Frequenzbandbreiten von 1 Hz bis weit über 50 GHz sind kommerziell erhältlich
  • bei sehr kleiner räumlicher Ausdehnung der Schaltelemente ergibt sich eine Vielfalt von neuen Anwendungen der Mikrowellentechnik im zivilen und militärischen Bereich
  • für den Bedarf der modernen weitreichenden Sende- und Radartechnik werden HF-Generatoren sehr hoher Ausgangsleistung (einige zehn MW Pulsleistung) oder großer Frequenzbandbreite bis zu drei Oktaven angeboten.

Für Qualitätssicherung, Forschung und Entwicklung benötigte HF- und Mikrowellenmessgeräte stehen heute in Frequenzbereichen bis weit über 100 GHz zur Verfügung, etwa:

  • zur Bestimmung der Leistung von HF-Generatoren
  • zur Messung der Dämpfung von passiven HF-Bauelementen, -Kabeln und Übertragungsstrecken
  • zur Charakterisierung von koaxialen, Hohlleiter- und planaren Bauelementen durch Bestimmung ihrer Reflexions- und Transmissionsfaktoren
  • zur Messung der Spannung in koaxialen Leitungssystemen (bei Frequenzen bis zu einigen GHz).