Hochfrequenztechnik I

Elektromagnetische (EM) Eigenschaften von Materialien: 1.) Mikroskopische Skala, einschließlich Energieniveaus und Energiebänder, Ladungsträger und Leitfähigkeit; 2. ) Makroskopische Skala, u.a. ebene Wellen in homogenen verlustbehafteten Medien, elektromagnetische Eigenschaften verlustarmer Medien (verlustbehaftete Dielektrika), Skineffekt in gut leitenden Medien (Metalle & Legierungen), Eindringtiefe in biologisches Gewebe und spezifische Absorptionsrate (SAR), schräger Einfall von ebenen Wellen an einer dielektrischen Grenzfläche, Mechanismen der Polarisation in Dielektrika und ihre Anwendungen, Verluste in Dielektrika, Anwendungen von (Elektro-)Keramiken; Wechselwirkung zwischen elektromagnetischen Wellen und biologischen Materialien (Bioelektrizität, dielektrische Dispersion in Geweben, Relaxation und Resonanzen, Mikrowellendosimetrie, SAR und thermische Betrachtungen, Exposition des Körpers gegenüber Mobiltelefonen und Basisstationen) Passive RF-Schaltungen mit R-, L- und C-geklumpten Elementen: Resonanz- und äquivalente RLC-Schaltungen, Grafische Darstellung von HF-Schaltungen mit dem Smith-Diagramm, Impedanzanpassung mit Klumpenelementen. Theorie und Anwendungen von Übertragungsleitungen: Ausbreitungsmodi in Übertragungsleitungen, allgemeine Gleichungen für Übertragungsleitungen (Modell mit pauschalem Element, Übertragungsleitungsparameter, Wellenausbreitung entlang einer Übertragungsleitung); Wellencharakteristiken auf Übertragungsleitungen aus Eingangstor- und Ausgangstor-Parametern der Leitung; verlustfreie Übertragungsleitungen als Schaltungselemente; Abschlüsse von Übertragungsleitungen; Impedanzanpassung von Übertragungsleitungen, einschließlich Viertelwellentransformator, Impedanz eines Halbwellenabschnitts und Anpassung von Einzel- und Doppelhülsen; linkshändige Metamaterial-Leitungen und Dispersion. Streumatrixformulierung von Mikrowellennetzwerken: Streumatrixformulierung; Charakterisierung von Mikrowellennetzwerken; Eingangs- und Ausgangsreflexionen von nicht angepassten Mikrowellennetzwerken; Verkettung und Transformationen von Streumatrizen; ABCD-Matrixformulierung. N-Port-Mikrowellengeräte: Leistungsteiler und Leistungskombinierer: Drei-Tor-Leistungsteiler (Lossless T-junction Power Divider, Symmetrical, Resistive T-Junction Power Divider, Wilkinson Power Divider); Vier-Tor-Leistungsteiler (Coupled Line Directional Coupler, The Quadrature Hybrid, The 180°-Hybrid Coupler); In-plane N-Port Compound Devices mit Beispielen von Interference-based RF Switch und Butler Matrix. Hohlleiter und planare Übertragungsleitungen: Quasi-optischer Ansatz; Allgemeine Lösung aus den Maxwellschen Gleichungen; Parallel-Platten-Hohlleiter; Rechteck-Hohlleiter; Dämpfung in Hohlleitern (Dielektrische Verluste, Leiterverluste); Mikrostreifenleitungen.