Mikrowellentechnologie

Mikrowellentechnologie bezeichnet die Erzeugung, Übertragung und Anwendung von Mikrowellen im Frequenzbereich von ca. 300 Megahertz bis 300 Gigahertz. Mikrowellen haben Wellenlängen zwischen 1 Meter und 1 Millimeter und gehören damit zum elektromagnetischen Spektrum zwischen Hochfrequenzbereich und Millimeterwellen. Typische Einsatzfelder erstrecken sich über Kommunikation, Radar, Materialverarbeitung, Medizin und Grundlagenforschung.

Die Wechselwirkung von Mikrowellen mit Materie führt zu energetischen Prozessen, die in der Regel zu Wärme führen. Die Energieabsorption hängt von Dielektrizitätsverlusten oder der elektrischen Leitfähigkeit des Materials ab. Die Durchdringungstiefe variiert stark mit Frequenz, Materialeigenschaften und Verlustfaktoren und bestimmt, ob Oberflächen- oder Tiefenwirkung dominiert.

Die Erzeugung von Mikrowellen erfolgt typischerweise mit Magnetronen, Klystrons, Travelling-Wave Tubes oder modernen Festkörperverstärkern. Die Übertragung nutzt Hohlleiter, Wellenleitersysteme oder Antennen, oft in gekoppelten Resonatoren oder Strahlungsöfen. In vielen Anwendungen kommt außerdem die frequenz- oder impulsgenaue Modulation zum Einsatz.

Typische Anwendungen umfassen die Haushaltsmikrowelle, Radartechnik und Fernerkundung, Mobil- und Satellitenkommunikation im Millimeterwellenbereich sowie industrielle Prozesse wie Trocknen, Erhitzen, Pasteurisierung und Schmelz- oder Härtebehandlungen. In der Medizin werden Mikrowellen für Thermo- und Hyperthermie-Therapien sowie in Diagnostik und Materialprüfung genutzt.

Sicherheit und Regulierung betreffen Strahlenschutz, Abschirmung, Notabschaltungen und Einhaltung von Grenzwerten für Exposition. Industrielle Systeme folgen Normen und Richtlinien der IEC, FCC oder regionaler Behörden; Haushaltsgeräte integrieren Sicherheitsabschaltungen und Leckageschutz. Weiterentwicklungen fokussieren auf höhere Frequenzen, effizientere Verstärkungsstufen und integrierte Sensorik.