Elektromagnetische Wellen SS23

Ziel der Veranstaltung: Vermittlung grundlegenden Wissens über die Natur elektromagnetischer Wellen. Anwendungsorientierte Behandlung elektromagnetischer Wellen in schaltungsbasierten u/o strahlenden Systemen der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik; Erläuterung des Zusammenhangs mit Eigenschaf-ten und Begrenzungen von Übertragungssystemen der Informations- und Kommunikationstechnik. Vertiefung der Inhalte durch Behandlung konkreter Aufgabenstellungen in Übungsgruppen.

  1. Einführung: Motivation, Formelzeichen, Einheiten, Fundamentalkonstanten, Vektorrechnung
  2. Die Maxwell‘schen Gleichungen: Feldtheoretische Grundlagen, physikalischer Hintergrund, Frequenz-bereichsdarstellung, Materialkenngrößen, Randbedingungen
  3. Elektromagnetische Wellen in Materie: Oberflächenimpedanz, Skineffekt, dynamische Leitfähigkeit, Supraleiter und Dielektrika
  4. Eigenschaften elektromagnetischer Wellen: Poynting-Theorem, Reziprozität, elektrodynamische Poten-tiale, Wellenausbreitung, Fernfeldnäherung
  5. Abstrahlen und Empfangen elektromagnetischer Wellen: Einführung, Kenngrößen von Antennen (Einzelstrahler), Antennentypen: Gruppen-, Spiegel-, Aperturantennen
  6. Geführte elektromagnetische Wellen: Wellenleitertypen, Wellenformen, Ausbreitungseigenschaften, Resonatoren, Resonatorkenngrößen
  7. Elektromagnetische Wellen in Schaltungen: Streuparameter und Streumatrix, Signalflussgraphen, Ma-sonformel, Smith-Diagramm