Mikrowellentechnik Kompakte Grundlagen für das Studium

Das Buch wendet sich an Studierende der Elektrotechnik und Physik, die bereits Vorkenntnisse auf dem Gebiet der Leitungstheorie und der linearen Elemente der Höchstfrequenztechnik besitzen. Das Erarbeiten des theoretischen Basiswissens anhand praktischer Beispiele ermöglicht auch Naturwissenschaftlern in Forschung und Praxis, bereits vorhandene Kenntnisse zu vertiefen. Der Inhalt umfasst zwei Hauptgebiete. Im ersten Teil werden lineare passive Elemente wie Resonatoren, Mikrowellenfilter und Antennen behandelt. Eine Einführung in den computergestützten Schaltungsentwurf macht zudem mit der Methodik moderner Entwurfswerkzeuge vertraut. Der zweite Teil führt kurz in die Begriffe der Halbleiterphysik ein, um darauf aufbauend eine Übersicht über die Halbleiterbauelemente der Höchstfrequenztechnik (p-n-Diode, p-i-n-Diode, Ladungsspeicherdiode, Schottky-Diode und Varaktordiode) zu geben. Zu den Anwendungen gehören Detektoren, Mischer, Modulatoren, Schalter, Attenuatoren, Phasenschieberschaltungen und Frequenzvervielfacher. Auf das Rauschverhalten passiver und aktiver Bauelemente wird in einem eigenständigen Kapitel eingegangen.

1 Resonatoren.- 1.1 Resonatorparameter.- 1.2 Leitungsresonatoren.- 1.3 Belastete Güte eines Resonators.- 1.4 Ausführungen von koaxialen Leitungsresonatoren und Ankopplung.- 1.5 Dimensionierung von Mikrostreifenresonatoren.- 1.6 Hohlraumresonatoren.- 1.7 Der dielektrische Resonator.- Literatur.- 2 Filter.- 2.1 Filterentwurf mit Butterworth- und Tschebyscheff-Standardtiefpässen.- 2.2 Exakte Synthese von Leitungsfiltern.- 2.3 Entwurf von schmalbandigen Bandpässen mit Resonatoren und Impedanzinvertem.- 2.4 Kommensurable Mikrostreifenfilter.- Literatur.- 3 Antennen.- 3.1 Antennentypen und Strahlungsdiagramme.- 3.2 Richtfaktor, Antennengewinn und Absorptionsfläche.- 3.3 Streckendämpfung einer Richtfunkverbindung.- 3.4 Reziprozität von Sende- und Empfangsantennen.- 3.5 Antennensysteme und multiplikatives Gesetz.- 3.6 Der Hertzsche Dipol und die Stabantenne.- 3.7 Der Aperturstrahler.- 3.8 Mikrostreifenantennen.- Literatur.- 4 Computergestützter Entwurf von Mikrowellenschaltungen (CAD).- 4.1 Ansprüche an ein Netzwerkanalyse- und Netzwerksyntheseprogramm für lineare Schaltungen im Frequenzbereich.- 4.2 Der computergestützte Entwurf.- 4.3 Analyse.- 4.4 CAD-Modelle von Bauelementen der Hochfrequenztechnik.- 4.5 Optimierung.- 4.6 Toleranzanalyse.- 4.7 Analyse von nichtlinearen Netzwerken im Zeitbereich.- 4.8 Analyse von nichtlinearen Netzwerken im Frequenzbereich.- Literatur.- 5 Grundlagen der Höchstfrequenzhalbleitertechnik.- 5.1 Halbleiterkristalle.- 5.2 Bandlücke und Bandstruktur.- 5.3 Dotierung, Halbleiter im thermischen Gleichgewicht.- 5.4 Driftstrom, Trägerbeweglichkeit und Streuprozesse.- 5.5 Diffusionsstrom, Transportgleichungen.- 5.6 Rekombination, Generation, Kontinuitätsgleichung.- 5.7 Minoritätsträgerinjektion.- 5.8 Technische Anwendung verschiedenerHalbleiter.- Literatur.- 6 Halbleiterdioden der Hochfrequenztechnik.- 6.1 Die pn-Diode.- 6.2 Die Schottky-Diode.- 6.3 Die Varaktordiode.- 6.4 Die PIN-Diode.- 6.5 Die Ladungsspeicherdiode.- Literatur.- 7 Rauschverhalten von passiven und aktiven Bauelementen.- 7.1 Grundlagen der statistischen Signalbeschreibung.- 7.2 Lineare Übertragung eines Gaussschen Rauschsignals.- 7.3 Korrelierte Rauschquellen.- 7.4 Thermisches Rauschen.- 7.5 Lineare rauschende Zweitore.- 7.6 Rauschquellen in Halbleiterbauelementen.- 7.7 Auswirkungen des Rauschens auf Signale.- Literatur.- 8 Detektoren und Mischer.- 8.1 Detektoren.- 8.2 Mischer.- Literatur.- 9 Schalter, Attenuatoren, Phasenschieber und Frequenzvervielfacher.- 9.1 Die PIN-Diode als elektronisch steuerbarer Schalter und Attenuator.- 9.2 Phasenschieberschaltungen.- 9.3 Frequenzvervielfacher.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.

Prof. Dr. Werner Bächtold ist Institutsleiter am Institut für Feldtheorie und Höchstfrequenztechnik an der ETH Zürich.