Mikrowellen

Vor rund flinfundzwanzig Jahren trat die Wissenschaft von den Mikrowellen gerade aus dem Dunkel der Geheimhaltung urn die Kriegsforschung hervor. In funfundzwanzig Jahren hat sich das Wachstum einer ansehnlichen Mikrowellenindustrie vollzogen. Heute bewirkt die allgemeine Verwendung von Radarsystemen zur Navigation, zusammen mit der Ausweitung der Funkverbindungen und der Satelliten·Nachrichtensysteme auf das Gebiet der Mikrowellen, einen gro~eren Bedarf an Ingenieuren und Physikern mit Kennt nissen jener Gesichtspunkte der elektromagnetischen Theorie, die bei Mikrowellenfre quenzen wichtig sind. Die meisten Lehrplane aus dem Fachbereich Elektrotechnik be inhalten auch das Studium der Mikrowellentheorie. Dieses Buch mochte eine Einfuhrung in dieses Gebiet geben; es kann als Lehrbuch zu Vorlesungen fur Studenten hoherer Semester an Technischen Hochschulen oder Universitaten dienen. Der Inhalt des Buches zerf vielmehr auf jene Themen, bei de nen die Anwendung der Feldtheorie zweckmafl.ig ist.

Inhalt

1. Leitungen.- 1.1. Allgemeines.- 1.2. Doppelleitung.- 1.3. Leitungsgleichungen.- 1.4. Leitungskonstanten.- 1.5. Verlustfreie Leitung.- 1.6. Welligkeitsfaktor.- 1.7. Impedanztransformation.- 1.8. Smith-Diagramm.- 1.9. Impedanzmessung.- 1.10. Anpassung mit Hilfe von Blindleitungen.- 1.11. Widerstandstransformation.- 1.12. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 2. Elektromagnetische Felder.- 2.1. Elektromagnetische Feldgrößen.- 2.2. Materialeigenschaften.- 2.3. Vektorrechnung.- 2.4. Maxwellsche Gleichungen.- 2.5. Lösung der Maxwellschen Gleichungen.- 2.6. Kartesische Koordinaten.- 2.7. Lösung für ebene Wellen.- 2.8. Ausbreitungseigenschaften.- 2.9. Feldkomponenten einer ebenen Welle.- 2.10. Ebene Welle.- 2.11. Wellenlänge einer fortschreitenden Welle.- 2.12. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 3. Wellenausbreitung in Hohlleitern.- 3.1. Hohlleiter.- 3.2. Parallelplattenleitung.- 3.3. Hohlleiterwellen.- 3.4. Grenzfrequenz.- 3.5. Geschwindigkeiten der Welle.- 3.6. Randbedingungen.- 3.7. Reflexion an einer ebenen Grenzfläche.- 3.8. Impedanz.- 3.9. Leistungsfluß.- 3.10. Hohlleiterdämpfung.- 3.11. Mikrowellenresonatoren.- 3.12. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 4. Rechteckhohlleiter.- 4.1. Rohr mit rechteckigem Querschnitt.- 4.2. Lösung der Wellengleichung.- 4.3. Grenzfrequenz.- 4.4. Randbedingungen.- 4.5. Gleichungen der Feldkomponenten.- 4.6. E-Wellen.- 4.7. H-Wellen.- 4.8. Bezeichnung der Eigenwellen.- 4.9. H10-Welle.- 4.10. Wandströme.- 4.11. Feldwellenwiderstand im Hohlleiter.- 4.12. Hohlleiterdämpfung.- 4.13. Hohlraumresonator.- 4.14. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 5. Kreishohlleiter.- 5.1. Rohr mit Kreisquerschnitt.- 5.2. Wellengleichung in Zylinderkoordinaten.- 5.3. Randbedingungen.- 5.4. Gleichungen der Feldkomponenten.- 5.5. E-Wellen.- 5.6. H-Wellen.- 5.7. Polarisation.- 5.8.TEM-Wellen in Zylinderkoordinaten.- 5.9. Hohlleiterwellen in der Koaxialleitung.- 5.10. Feldwellenwiderstand im Hohlleiter.- 5.11. Hohlraumresonator.- 5.12. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 6. Leitende Medien.- 6.1. Einleitung.- 6.2. Ebene Welle.- 6.3. Ebener Leiter.- 6.4. Hochleitendes Material.- 6.5. Verlustleistung.- 6.6. Eindringtiefe.- 6.7. Zylinderkoordinaten.- 6.8. Zylindersymmetrie.- 6.9. Stromverteilung in einem kreiszylindrischen Draht.- 6.10. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 7. Ferrite.- 7.1. Magnetische Werkstoffe.- 7.2. Elementare Eigenschaften magnetischer Werkstoffe.- 7.3. Resonanzabsorption.- 7.4. Bewegungsgleichung der Magnetisierung.- 7.5. Permeabilitätstensor.- 7.6. Ebene Welle.- 7.7. Effektive Permeabilität.- 7.8. Zylinderkoordinaten.- 7.9. Faraday-Drehung.- 7.10. Näherung für kleines Magnetfeld.- 7.11. Ferrit im Hohlleiter.- 7.12. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 8. Plasma und Elektronenstrahl.- 8.1. Eigenschaften eines Plasmas.- 8.2. Elektromagnetische Eigenschaften.- 8.3. Ebene Welle im magnetfeldfreien Plasma.- 8.4. Vormagnetisiertes Plasma.- 8.5. Dielektrizitätstensor.- 8.6. Ebene Welle im vormagnetisierten Plasma.- 8.7. Drehung der Plarisationsebene.- 8.8. Elektronenstrahlen.- 8.9. Raumladungswellen.- 8.10. Zusammenfassung.- Aufgaben.- 9. Oszillatoren und Verstärker.- 9.1. Klystron.- 9.2. Reflexklystron.- 9.3. Magnetron.- 9.4. Wanderfeldröhre.- 9.5. Maser.- 9.6. Parametrischer Verstärker.- 9.7. Manley-Rowe-Beziehungen.- 9.8. Verstärker und Mischer.- 9.9. Oberwellengenerator.- 9.10. Gunn-Oszillator.- 9.11. Miniaturisierte Schaltungen.- 9.12. Zusammenfassung.- 10. Einfache Bauteile.- 10.1. Hohlleiterbauteile.- 10.2. Hohlleiter.- 10.3. Hohlleiter-Verbindungen.- 10.4. Krümmer und verdrehte Übergangsstücke.- 10.5. Richtkoppler.- 10.6.T-Verzweigungen.- 10.7. Reflexionsfreier Abschluß.- 10.8. Kurzschlußschieber.- 10.9. Anpassungstransformator.- 10.10. Wellenmesser.- 10.11. Meßleitung.- 10.12. Zusammenfassung.- 11. Weitere Hohlleiterbauelemente.- 11.1. Fähnchenabschwächer.- 11.2. Präzisionsabschwächer.- 11.3. Phasenschieber.- 11.4. Diodengleichrichter und -mischer.- 11.5. Bolometer.- 11.6. Zirkulator.- 11.7. Richtungsleitung.- 11.8. Ferritabschwächer.- 11.9. Abschwächer mit pin-Dioden.- 11.10. Zusammenfassung.- 12. Messungen.- 12.1. Mikrowellenmessungen.- 12.2. Grundlegender Hohlleitermeßaufbau.- 12.3. Welligkeitsfaktor.- 12.4. Dämpfung.- 12.5. Leistung.- 12.6. Phase.- 12.7. Wobbeimeßtechnik.- 12.8. Amplitudenregelung.- 12.9. Reflexionskoeffizient.- 12.10. Zusammenfassung.- Literatur.- Lösungen einiger ausgewählter Aufgaben.- Anhang 1: Physikalische Konstanten.- Anhang 2: Verzeichnis der verwendeten Symbole.- Anhang 3: Schaltzeichen.- Sachwortverzeichnis.