Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zwischen Subsystemen ist ein zentraler Aspekt von Hochfrequenzanwendungen. Mögliche Anwendungen hierfür lassen sich in der Mobilfunkkommunikation, in der Automobil- oder Luftfahrt sowie in der Biomedizintechnik finden.

Im Allgemeinen kann die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen als geführte Welle auf speziellen Hochfrequenzübertragungsleitungen oder als abgestrahlte Welle im freien Raum auftreten. In dem obigen Bild wird beispielsweise eine Hornantennen verwendet, um die Funkwellen eines Senders in den freien Raum abzustrahlen. Die Übertragung von Sender zu Empfänger eines Funksystems im freien Raum ist dabei flexibel. Im Gegensatz dazu werden Wellenleiter verwendet um Subsysteme einer Schaltung miteinander zu verbinden und sie aneinander anzupassen. Zwischen diesen beiden Extremen spielen auch gemischte Ausbreitungsformen eine bedeutende Rolle. Beispielsweise kommunizieren am Körper getragene Sensoren im biomedizinischen und Fitnessbereich entweder durch Ausbreitung im freien Raum oder durch auf den Körper geleitete Wellen.

Die Vorlesung basiert auf den Grundlagenvorlesungen in Elektrotechnik, Mathematik und Physik. Um ein grundlegendes Verständnis der verschiedenen Ausbreitungseffekte zu erhalten, befasst sich die Vorlesung zunächst mit der elektrodynamischen Modellierung der Wellenausbreitung. Anschließend werden aktuelle Konzepte zur geführten und freien Raumwellenausbreitung in Bezug auf die oben genannten Anwendungen diskutiert. Neben analytischen Ansätzen werden aktuelle Methoden zur computergestützten Analyse und Synthese sowie praxisrelevante Messtechniken behandelt