Mikrowellentechnik: Funktechnische Frequenzbänder, Generierung von Mikrowellen und Übertragung auf Leiterplatinen

MIKROWELLENTECHNIK 1 ITwissen.info MIKROWELLENTECHNIK Inhalt C-Band Magnetron D-Band Microstrip EMF, electromagnetic field Mikrowelle F-Band Mikrowellentechnik HEMT, high electron mobility Millimeterwelle transistor Q-Band HF-Stecker Rauschtemperatur Hochfrequenzkabel S-Band Hochfrequenztechnik Stripline Hohlleiter TEM, transverse ISM, industrial, scientific and electromagnetic medical Terahertz K-Band THz Ka-Band TWT, travelling wave tube Klystron U-Band Ku-Band W-Band L-Band X-Band LNB, low noise blockconverter Y-Band LNC, low noise converter YIG, yttrium-iron garnet Impressum: Herausgeber: Klaus Lipinski Mikrowellentechnik Copyrigt 2007 DATACOM-Buchverlag GmbH 84378 Dietersburg Alle Rechte vorbehalten. Keine Haftung für die angegebenen Informationen. Produziert von Media-Schmid www.media-schmid.de Exit 2 ITwissen.info MIKROWELLENTECHNIK C-Band In der Mikrowellentechnik ist das C- (C band) Band das Frequenzband zwischen 4 GHz und 8 GHz. In der Satellitenkommunikation wird als C- Band der Frequenzbereich zwischen 3,5 GHz und 6,4 GHz definiert. Dieser Bereich wird bevorzugt für die Satellitenübertragung mit GEO- Frequenz- und Satelliten benutzt. Dabei werden für Wellenlängenbereich nach das Uplink das Frequenzband von IEEE 521 (1984) 3,6 GHz bis 4,2 GHz als Empfangsband benutzt und für das Downlink das Frequenzband von 5,8 GHz bis 6,4 GHz als Sendeband. Das “C” steht für “Compromise” ist stellt einen Kompromiss zwischen S-Band und X-Band dar. D-Band In der Mikrowellentechnik belegt das D-Band den Frequenzbereich zwischen 110 (D band) GHz und 170 GHz und schließt damit an das W-Band an. In der Radartechnik gibt es kein D-Band. EMF, electromagnetic field Elektromagnetische Felder entstehen durch elektrischen Strom. Überall dort, wo (Elektromagnetisches Feld) Strom fließt, der sich in seiner Stärke oder Polarität ändert, werden elektrische Ladungen bewegt und erzeugen elektromagnetische Felder. Diese sind abhängig von der Stromstärke und der Frequenz und werden in der Feldstärke angegeben. Da elektromagnetische Felder bereits bei sehr niedrigen Frequenzen entstehen, vor allem aber bei hohen Frequenzen zur verstärkten Exposition führen, unterscheidet man zwischen niederfrequenten und hochfrequenten elektromagnetischen Feldern. Ein Maß für die Stärke von elektromagnetischen Feldern ist neben der Feldstärke, die bei höheren Frequenzen benutzt wird, die Energieflussdichte. Bei Niederfrequenz unterscheidet man zwischen niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern. Niederfrequente elektrische Felder entstehen durch Exit Index 3 ITwissen.info MIKROWELLENTECHNIK niederfrequente Spannungen. Sie sind auch dann vorhanden, wenn in den Leitern oder Geräten kein Strom fließt. Die Größe des elektrischen Feldes ist abhängig von der Spannung, die im Gebäudebereich bei Die elektrischen und 230 V/380 V und 50 Hz liegt. Im magnetischen Felder von Außenbereich reichen die Werte von elektromagnetischen Wellen Mittelspannungen mit 20 kV bis hin zu Hochspannungen mit bis zu 380 kV. Die niederfrequenten magnetischen Felder treten nur bei Stromfluss auf. Je höher der Strom, desto höher das magnetische Feld. Die magnetsiche Feldstärke wird in Ampere pro Meter angegeben und ist damit abhängig vom Abstand vom stromführenden Leiter. Die magnetsiche Flussdichte wird in Tesla (T) angegeben und bezieht sich auf die Leistung pro Fläche (W/qm). Hochfrequente elektromagnetische Felder lösen sich als elektromagnetische Wellen von Leitern und Antennen und werden für die funktechnische Übertragung benutzt. In der Hochfrequenztechnik kommt diesen Feldern eine besondere Bedeutung zu, die sich in der Exposition und im Elektrosmog ausdrückt. Der Frequenzbereich der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen umfasst alle Frequenzen zwischen 30 kHz und 300 GHz. Der wichtigste biologische Effekt von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern ist die Wärmewirkung, wie sie in der Mikrowelle zur Erhitzung von Speisen genutzt wird. F-Band In der Mikrowellentechnik liegt das F-Band im Millimeterwellen-Bereich zwischen den (F band) Frequenzen von 90 GHz und 140 GHz. Als F-Band wird auch das Frequenzband bezeichnet, das für die Zwischenfrequenz von Low Noise Converter (LNC) in Parabolantennen benutzt wird. Der Frequenzbereich des F-Bandes liegt zwischen 950 MHz und 1,75 GHz. Das erweiterte F-Band reicht von 1,75 GHz bis 2,15 GHz. Exit Index 4 ITwissen.info MIKROWELLENTECHNIK HEMT, high electron Für die Verstärkung von Mikrowellen werden besonders rauscharme Transistoren mobility transistor benötigt. Der High Electron Mobility Transistor (HEMT), der auf Gallium-Arsenid- Basis arbeitet, hat diese Eigenschaften und wird daher in Satelliten Transpondern aber auch in LNBs eingesetzt. HEMT-Transistoren werden aber auch als schnelle Schalter eingesetzt und zeichnen sich durch enorm hohe Durchbruchspannungen von mehreren Kilovolt aus. HF-Stecker Die Übertragung von Hochfrequenz und Mikrowellen, wie sie im Rundfunk- und (RF connector) Fernsehbereich, in der Satellitenübertragung und in WLANs vorkommen, kann nur über geschirmte Medien mit definierter Impedanz erfolgen. Die Schirmung verhindert das Ein- und Ausstrahlung der Hoch- und Höchstfrequenz, der definierte Wellenwiderstand ist die Voraussetzung für eine breitbandige, dämpfungsarme Übertragung. Aus diesem Grund wird Hochfrequenz mit Frequenzen von bis zu 20 GHz über Koaxialkabel übertragen. Für höhere Frequenzen nutzt man Hohlleiter. Um die Verbindung zwischen zwei Koaxialkabeln oder den Anschluss von Koaxialkabel an HF-Schaltungen realisieren zu können, sind lösbare Verbindungskomponenten erforderlich; bekannt als HF-Stecker.