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Hochfrequenztechnik Die abgekürzt HF Technik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik und damit der Ingenieurwissenschaften

Hochfrequenztechnik

Die Hochfrequenztechnik, abgekürzt HF-Technik, ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik und damit der Ingenieurwissenschaften. Die HF-Technik befasst sich mit elektromagnetischen Wellen und deren Übertragung. Im Fokus stehen die Methoden, Geräte und Anlagen zu ihrer Erzeugung, die Theorie und Praxis der Wellenausbreitung sowie der Empfang der Wellen. Wichtige Teilgebiete sind die Antennentechnik und die Hochfrequenzmesstechnik. Es wird seit der Entdeckung der Möglichkeiten drahtloser Kommunikation mittels hochfrequenter Wellen in der Mitte des 19. Jahrhunderts von Hochfrequenztechnik gesprochen, seit Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte sie sich zu einem eigenen Gebiet innerhalb der Elektrotechnik und Physik.

Das Smith-Diagramm ist ein wichtiges Hilfsmittel der HF-Technik und ein Logo dieses Arbeitsgebiets

Ein Elektroingenieur, der sich hierauf spezialisiert hat, wird Hochfrequenz-Ingenieur genannt, kurz HF-Ingenieur. Andere Personen, die sich hiermit befassen, kann man allgemein als Hochfrequenztechniker bezeichnen, kurz HF-Techniker.

Anwendungen Bearbeiten

Praktische Anwendung findet die HF-Technik auf vielen Gebieten des täglichen Lebens, wie beispielsweise bei Handys oder Smartphones, bei Rundfunk und Fernsehen, in verkehrs- und sicherheitsrelevanten Anwendungen, wie im Flugfunk, Seefunk und Polizeifunk, der Luftraumüberwachung mithilfe von Radargeräten und sogar der Sicherheitsüberprüfung an Flughäfen durch Körperscanner, außerdem bei Funkfernbedienungen und Funkfernsteuerungen sowie auf vielen weiteren Gebieten von Wissenschaft und Technik, zum Beispiel in der Medizin für Diagnose und Therapie (z. B. Hochfrequenzthermotherapie), bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, oder als Bodenradar in der Archäologie und Geophysik.

Frequenzbereich Bearbeiten

Der Frequenzbereich der Hochfrequenztechnik ist nicht einheitlich definiert. Eine enge Definition der Internationalen Fernmeldeunion beschränkt ihn auf 3 MHz bis 30 MHz, also dem traditionell als Kurzwelle bezeichneten Frequenzband, und bezeichnet die darüber liegenden Frequenzbänder für 30 MHz bis 300 MHz als VHF (Very High Frequency; deutsch: sehr hohe Frequenz), im Deutschen früher oft als UKW (Ultrakurzwelle) bezeichnet, für 300 MHz bis 3 GHz als UHF (Ultra High Frequency; deutsch: ultrahohe Frequenz), für 3 GHz bis 30 GHz als SHF (Super High Frequency; deutsch: superhohe Frequenz) und für 300 GHz bis 3 THz als EHF (Extremely High Frequency; deutsch: extrem hohe Frequenz). Neuerdings ist noch ein weiteres Band dazugekommen, nämlich für 3 THz bis 30 THz als THF (Tremendously High Frequency; deutsch: gewaltig hohe Frequenz). Eine weite Auslegung des Begriffs Hochfrequenz erlaubt die Verwendung für alle genannten Frequenzbänder, demnach ab etwa 3 MHz bis etwa 30 THz oder noch darüber hinaus, somit für einen Großteil des elektromagnetischen Spektrums insgesamt.

Im Gegensatz zur Gleichstromtechnik befasst sich die HF-Technik mit Wechselströmen, wobei hier traditionell die unterschiedlichen Arbeitsgebiete entsprechend der charakteristischen Eigenschaft des Wechselstroms, nämlich seiner Frequenz, unterteilt wurden in die Niederfrequenztechnik (NF-Technik), zuweilen noch, aber sehr selten die „Mittelfrequenztechnik“, dann die Hochfrequenztechnik, und früher gelegentlich verwendet schließlich noch die Höchstfrequenztechnik. (So gab es früher an einigen Universitäten „Lehrstühle für Hoch- und Höchstfrequenztechnik“, wobei inzwischen sinnvollerweise auf die Verwendung des Superlativ zumeist verzichtet wird.) Praktisch übriggeblieben sind heute nur die Bezeichnungen NF-Technik und HF-Technik, wobei die Grenze etwa bei 3 MHz liegt, aber durchaus auch niedriger angenommen werden darf. Beispielsweise gelten die aus der HF-Technik bekannten Gesetzmäßigkeiten auch unterhalb von 3 MHz, also auch im Mittelwellen- und Langwellenbereich. Wie die untere ist auch die obere Frequenzgrenze der HF-Technik nicht scharf gezogen. Üblicherweise zählt man auch den Millimeterwellenbereich, also Frequenzen bis zu 300 GHz mit dazu. Häufig hört man auch den Begriff Mikrowellentechnik, beispielsweise in Zusammenhang mit Mikrowellenöfen. Dieser Trivialname stammt ursprünglich aus dem amerikanischen Englisch (Mikrowellen auf Englisch: microwaves) und meint einen Teilbereich des Hochfrequenzbereichs, etwa von 300 MHz bis 300 GHz. Die Mikrowellentechnik kann als Teilgebiet der Hochfrequenztechnik aufgefasst werden.

Teilgebiete Bearbeiten

Wichtige Teilgebiete der Hochfrequenztechnik sind:

Bedeutende HF-Techniker Bearbeiten

  • Heinrich Hertz (1857–1894) gelang in den 1880er-Jahren der erste experimentelle Nachweis und die Übertragung elektromagnetischer Wellen von einem Sender zu einem Empfänger.
  • Nikola Tesla (1856–1943) experimentierte in den 1890er-Jahren mit hochfrequenten Wechselströmen, auch in Hinblick auf die Möglichkeit einer drahtlosen Energieübertragung.
  • Alexander Popow (1859–1906) überbrückte 1895 drahtlos zunächst 190 Meter und steigerte dies bis 1900 auf 112 Kilometer.
  • Guglielmo Marconi (1874–1937) gilt als der Pionier der drahtlosen Kommunikation. Ihm gelang 1903 die erste Transatlantik-Übertragung.
  • Phillip Smith (1905–1987) entwickelte 1937 das nach ihm benannte Diagramm, eines der wichtigsten zeichnerischen Hilfsmittel der HF-Technik.

Literatur Bearbeiten

  • Jürgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlagen der Hochfrequenztechnik, aktualisierte Auflage, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2012. ISBN 3-486-70891-0.
  • H. Meinke, F.W. Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 1 – Grundlagen. 5. Aufl., Springer, Berlin 1992. ISBN 3-540-54714-2.
  • H. Meinke, F.W. Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 2 – Komponenten. 5. Aufl., Springer, Berlin 1992. ISBN 3-540-54715-0.
  • H. Meinke, F.W. Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 3 – Systeme. 5. Aufl., Springer, Berlin 1992. ISBN 3-540-54716-9.
  • Ulrich L. Rohde, Matthias Rudolph: RF / Microwave Circuit Design for Wireless Applications, 2nd Edition John Wiley & Sons December 2012 .ISBN 978-0-470-90181-6
  • George D. Vendelin, Anthony M. Pavio, Ulrich L. Rohde: Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques, 2nd Edition, John Wiley & Sons, July 2005, ISBN 978-0-471-41479-7

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Peter Noll: Nachrichtentechnik an der TH/ TU Berlin – Geschichte, Stand und Ausblick. (pdf) 21. Juni 2001, abgerufen am 7. September 2023.
  2. V.431 : Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. ITU, abgerufen am 18. Juni 2015.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Hochfrequenztechnik abgekurzt HF Technik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik und damit der Ingenieurwissenschaften Die HF Technik befasst sich mit elektromagnetischen Wellen und deren Ubertragung Im Fokus stehen die Methoden Gerate und Anlagen zu ihrer Erzeugung die Theorie und Praxis der Wellenausbreitung sowie der Empfang der Wellen Wichtige Teilgebiete sind die Antennentechnik und die Hochfrequenzmesstechnik Es wird seit der Entdeckung der Moglichkeiten drahtloser Kommunikation mittels hochfrequenter Wellen in der Mitte des 19 Jahrhunderts von Hochfrequenztechnik gesprochen seit Beginn des 20 Jahrhunderts entwickelte sie sich zu einem eigenen Gebiet innerhalb der Elektrotechnik und Physik 1 Das Smith Diagramm ist ein wichtiges Hilfsmittel der HF Technik und ein Logo dieses ArbeitsgebietsEin Elektroingenieur der sich hierauf spezialisiert hat wird Hochfrequenz Ingenieur genannt kurz HF Ingenieur Andere Personen die sich hiermit befassen kann man allgemein als Hochfrequenztechniker bezeichnen kurz HF Techniker Inhaltsverzeichnis 1 Anwendungen 2 Frequenzbereich 3 Teilgebiete 4 Bedeutende HF Techniker 5 Literatur 6 EinzelnachweiseAnwendungen BearbeitenPraktische Anwendung findet die HF Technik auf vielen Gebieten des taglichen Lebens wie beispielsweise bei Handys oder Smartphones bei Rundfunk und Fernsehen in verkehrs und sicherheitsrelevanten Anwendungen wie im Flugfunk Seefunk und Polizeifunk der Luftraumuberwachung mithilfe von Radargeraten und sogar der Sicherheitsuberprufung an Flughafen durch Korperscanner ausserdem bei Funkfernbedienungen und Funkfernsteuerungen sowie auf vielen weiteren Gebieten von Wissenschaft und Technik zum Beispiel in der Medizin fur Diagnose und Therapie z B Hochfrequenzthermotherapie bei der zerstorungsfreien Werkstoffprufung oder als Bodenradar in der Archaologie und Geophysik Frequenzbereich BearbeitenDer Frequenzbereich der Hochfrequenztechnik ist nicht einheitlich definiert Eine enge Definition der Internationalen Fernmeldeunion beschrankt ihn auf 3 MHz bis 30 MHz also dem traditionell als Kurzwelle bezeichneten Frequenzband und bezeichnet die daruber liegenden Frequenzbander fur 30 MHz bis 300 MHz als VHF Very High Frequency deutsch sehr hohe Frequenz im Deutschen fruher oft als UKW Ultrakurzwelle bezeichnet fur 300 MHz bis 3 GHz als UHF Ultra High Frequency deutsch ultrahohe Frequenz fur 3 GHz bis 30 GHz als SHF Super High Frequency deutsch superhohe Frequenz und fur 300 GHz bis 3 THz als EHF Extremely High Frequency deutsch extrem hohe Frequenz 2 Neuerdings ist noch ein weiteres Band dazugekommen namlich fur 3 THz bis 30 THz als THF Tremendously High Frequency deutsch gewaltig hohe Frequenz Eine weite Auslegung des Begriffs Hochfrequenz erlaubt die Verwendung fur alle genannten Frequenzbander demnach ab etwa 3 MHz bis etwa 30 THz oder noch daruber hinaus somit fur einen Grossteil des elektromagnetischen Spektrums insgesamt Im Gegensatz zur Gleichstromtechnik befasst sich die HF Technik mit Wechselstromen wobei hier traditionell die unterschiedlichen Arbeitsgebiete entsprechend der charakteristischen Eigenschaft des Wechselstroms namlich seiner Frequenz unterteilt wurden in die Niederfrequenztechnik NF Technik zuweilen noch aber sehr selten die Mittelfrequenztechnik dann die Hochfrequenztechnik und fruher gelegentlich verwendet schliesslich noch die Hochstfrequenztechnik So gab es fruher an einigen Universitaten Lehrstuhle fur Hoch und Hochstfrequenztechnik wobei inzwischen sinnvollerweise auf die Verwendung des Superlativ zumeist verzichtet wird Praktisch ubriggeblieben sind heute nur die Bezeichnungen NF Technik und HF Technik wobei die Grenze etwa bei 3 MHz liegt aber durchaus auch niedriger angenommen werden darf Beispielsweise gelten die aus der HF Technik bekannten Gesetzmassigkeiten auch unterhalb von 3 MHz also auch im Mittelwellen und Langwellenbereich Wie die untere ist auch die obere Frequenzgrenze der HF Technik nicht scharf gezogen Ublicherweise zahlt man auch den Millimeterwellenbereich also Frequenzen bis zu 300 GHz mit dazu Haufig hort man auch den Begriff Mikrowellentechnik beispielsweise in Zusammenhang mit Mikrowellenofen Dieser Trivialname stammt ursprunglich aus dem amerikanischen Englisch Mikrowellen auf Englisch microwaves und meint einen Teilbereich des Hochfrequenzbereichs etwa von 300 MHz bis 300 GHz Die Mikrowellentechnik kann als Teilgebiet der Hochfrequenztechnik aufgefasst werden Teilgebiete BearbeitenWichtige Teilgebiete der Hochfrequenztechnik sind Leitungstheorie siehe auch Smith Diagramm und Hohlleiter Hochfrequenzfilter Komponenten Bauelemente wie Laufzeitrohren oder Richtkoppler Antennentechnik wie Parabolantennen und Yagi Antennen Sende und Empfangstechnik siehe auch Uberlagerungsempfanger Modulationsverfahren Digitale Ubertragungsverfahren HochfrequenzmesstechnikBedeutende HF Techniker BearbeitenHeinrich Hertz 1857 1894 gelang in den 1880er Jahren der erste experimentelle Nachweis und die Ubertragung elektromagnetischer Wellen von einem Sender zu einem Empfanger Nikola Tesla 1856 1943 experimentierte in den 1890er Jahren mit hochfrequenten Wechselstromen auch in Hinblick auf die Moglichkeit einer drahtlosen Energieubertragung Alexander Popow 1859 1906 uberbruckte 1895 drahtlos zunachst 190 Meter und steigerte dies bis 1900 auf 112 Kilometer Guglielmo Marconi 1874 1937 gilt als der Pionier der drahtlosen Kommunikation Ihm gelang 1903 die erste Transatlantik Ubertragung Phillip Smith 1905 1987 entwickelte 1937 das nach ihm benannte Diagramm eines der wichtigsten zeichnerischen Hilfsmittel der HF Technik Literatur BearbeitenJurgen Detlefsen Uwe Siart Grundlagen der Hochfrequenztechnik aktualisierte Auflage Oldenbourg Wissenschaftsverlag Munchen 2012 ISBN 3 486 70891 0 H Meinke F W Gundlach Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 1 Grundlagen 5 Aufl Springer Berlin 1992 ISBN 3 540 54714 2 H Meinke F W Gundlach Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 2 Komponenten 5 Aufl Springer Berlin 1992 ISBN 3 540 54715 0 H Meinke F W Gundlach Taschenbuch der Hochfrequenztechnik Band 3 Systeme 5 Aufl Springer Berlin 1992 ISBN 3 540 54716 9 Ulrich L Rohde Matthias Rudolph RF Microwave Circuit Design for Wireless Applications 2nd Edition John Wiley amp Sons December 2012 ISBN 978 0 470 90181 6 George D Vendelin Anthony M Pavio Ulrich L Rohde Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques 2nd Edition John Wiley amp Sons July 2005 ISBN 978 0 471 41479 7Einzelnachweise Bearbeiten Peter Noll Nachrichtentechnik an der TH TU Berlin Geschichte Stand und Ausblick pdf 21 Juni 2001 abgerufen am 7 September 2023 V 431 Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications ITU abgerufen am 18 Juni 2015 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hochfrequenztechnik amp oldid 237115644