MikrowellenSysteme

Mikrowellensysteme beziehen sich auf die Erzeugung, Übertragung, Verarbeitung und den Empfang von Mikrowellen im Frequenzbereich von etwa 1 GHz bis zu mehreren hundert GHz. Sie finden Anwendung in Telekommunikation, Radar-, Mess- und Fernsteuerungstechnik und zeichnen sich durch hohe Frequenzen, kompakte Bauteile und anspruchsvolle Auslegungsanforderungen aus. Typische Teilbereiche umfassen Sender- und Empfängertechnik, Wellenleitungs- und Antennentechnik sowie Signalverarbeitung.

Zu den Hauptkomponenten gehören Hochfrequenzquellen wie Klystrons, Magnetrons oder Halbleiterquellen (MMICs), Hochfrequenzverstärker, Frequenzumsetzer und Modulatoren. Die Übertragung erfolgt oft über Wellenleiter oder Koaxialleitungen sowie Mikrostreifen- oder anderen Leiterplattenstrukturen. Im Empfänger kommen Verstärker, Filter, Misch- und Frequenzumsetzer sowie Detektoren zum Einsatz. Antennenformen reichen von Horn- und Parabolantennen bis zu flachen oder Phased-Array-Konstruktionen, mit denen sich die Strahlrichtung durch Phasensteuerung elektronisch regeln lässt.

Anwendungsgebiete umfassen Satellitenkommunikation, Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, Mobilfunk- und WLAN-Systeme im Millimeterwellenbereich, Radarsysteme (Fahrzeug-, Luftfahrt-, Wetterradar) sowie Messtechnik, Materialprüfung und Fernerkundung. Mit zunehmender Miniaturisierung und höheren Bandbreiten gewinnen auch Terahertz-Systeme an Bedeutung, insbesondere für kurze Reichweiten und hohe Datenraten.

Herausforderungen von Mikrowellensystemen sind Verluste durch Leitungsmaterialien, Dämpfung in der Ausbreitung, Rauschen, Wärmeabführung sowie präzise Bauteil- und Ausrichtungsgenauigkeit. Atmosphärenabsorption, Regen- und Schnee-Einfluss begrenzen Reichweiten in bestimmten Bändern. Zukünftige Trends umfassen GaN- und SiGe-HF-Bausteine, integrierte MMICs, fortgeschrittene Phased-Array- und MIMO-Technologien sowie die Nutzung von höheren Frequenzen im Terahertz-Bereich.