Einheiten
          Impedanz
          HF-Messtechnik
          HF-Bauteile
        
Test von Dummy-Loads
            (Abschlusswiderständen)
          China-Gadgets
          Evaluation Boards aus China
          HF-Projekte 
    
Einleitung
    
Sobald man anfängt, Frequenzen in Giga-Herz anzugeben, befinden
      sich viele Bastler außerhalb ihres Wohlfühlbereichs. Signale so
      hoher Frequenzen scheinen sich zu eigentümlich zu verhalten, und
      das trifft auch für die eigentlich wohlbekannten Bauteile zu. Das
      über die Jahre erworbene Wissen lässt sich im GHz-Bereich nicht
      mehr einfach anwenden.
    
Aber heute umgeben uns Geräte, die in diesem Frequenzbereich
      arbeiten überall. Deshalb kann es nicht schaden, sich mit den
      Besonderheiten der Hochfrequenztechnik vertraut zu machen. Ich
      versuche - wie immer - nur eine Minimum an Vorwissen
      vorauszusetzen, und Mathematik soweit zu reduzieren, wie ich es
      gerade noch vertreten kann. Wer mit der Materie vertraut ist, mag
      sich verwundert den Kopf kratzen, aber Neueinsteigern hilft dieser
      Ansatz. 
    
Ich interessiere mich vor allem für den Bereich bis 3 GHz und
      teilweise bis 6 GHz. Bei 3 GHz beträgt die Wellenlänge im Vakuum
      10cm - also einen Dezimeter. Deshalb werden Frequenzen unterhalb
      von 3 GHz (bis hinab zu 300 MHz) als Dezimeterwellen bezeichnet.
      Von 3 ... 30 GHz sind dann die Zentimeterwellen. 
    
    
Als Funkwellen sind diese Frequenzen für uns ganz schön wichtig.
      Hier liegen z.B. die Handynetzte, WLAN und Übersichtsradare. Aber
      auch wenn diese Signale sich gerade nicht durch die Luft (oder das
      All) bewegen, verhalten sie sich hoch interessant. Ständig wollen
      sie sich aus dem Staub machen, weshalb wir sie in Koaxialkabel und
      Hohlleiter einsperren. Wenn ihnen ein Kabel nicht gefällt, dann
      machen sie kehrt und laufen zurück. Treffen sie zusammen, dann
      können sie sich verstärken, auslöschen oder neue Frequenzen
      erzeugen. Was wir für einen Widerstand oder einen Kondensator oder
      eine Spule halten ist für sie Widerstand und Kondensator und Spule
      gleichzeitig.
    
Anfangs erzeugte man solche Signale mithilfe von
      Hochspannungsfunkenüberschlägen (daher Funkgerät). Als Halbleiter
      die Röhren fast überall verdrängt hatten, waren Hochfrequenzen,
      vor allem wenn man Leistung haben wollte, immer noch eine Domäne
      der Vakuumröhren. Aber oft waren das keine Standardröhren, sondern
      Sonderbauformen wie Scheibentrioden, Wanderfeldröhren oder
      Klystrons. 
    
Wohin man auch schaut, HF-Technik ist immer faszinierend, weil
      sie einfach anders ist, als normale Elektrik oder Elektronik.
    
Die Amateurfunker haben sich schon immer mit Radiowellen
      beschäftigt, aber lange Zeit nur bis zu einigen hundert Megaherz.
      In letzter Zeit sind aber auch Gigaherz für den Hobbyisten ein
      interessantes Steckenpferd - und nicht nur für besagte
      Amateurfunker. Denn solange man keine Sender und Sendeantennen
      verwendet um Radiowellen abzustrahlen, braucht man auch keine
      Funklizenz.
      
    
Signalgeschwindigkeit
    
Solche Signale im Vakuum (als elektromagnetische Welle) aber auch
      entlang eines Kupferdrahtes, der von Vakuum umgeben ist, bewegen
      sich mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit von knapp 300000 km/s. Das
      sind 30 cm pro Nanosekunde. Der Strom fließt (also oszillierender
      Wechselstrom) dabei durch den Draht, aber um den Draht herum
      laufen dabei Magnetfelder, und entlang des Drahtes elektrische
      Felder. Diese durchdringen also die Umgebung des eigentlichen
      Leiters, und reagieren mit den dort vorhandenen Materialien.
      Dadurch kann  die gesamte Fortbewegung der Welle durch den
      Draht verlangsamt werden. Die Stärke der Verlangsamung hängt dabei
      davon ab, wie stark das umgebende Material wechselwirkt. Dafür hat
      man dann eine nette Bezeichnung gefunden, die relative
      Permittivität (εr). Die Permittivität (ε) gibt an, wie gut ein Material für
      elektrische Felder durchlässig ist. Die relative Permittivität
      gibt nun an, wie gut das Material im Vergleich zum Vakuum für
      elektrische Felder durchlässig ist. 
      
    
Da in der Praxis weder in Kabeln noch in Hohlleitern noch um
      Leiterplatten Vakuum herrscht, wird die relative Permittivität der
      verwendeten Materialien dazu führen, dass die Laufgeschwindigkeit
      von Wellen in Leitern viel langsamer als im Vakuum ist. Man
      berechnet sie durch:
    
Typische Werte für die relative Permittivität liegen bei 
    
Isolationen aus PE oder Teflon "bremsen" die Signale also auf etwa 200000km/s ab, in Leiterplatten läuft das Signal noch mit ca. 150000 km/s.
Den Zungenbrecher "Permittivität" braucht man sich nicht zu
      merken. In Datenblättern findet man immer das Symbol εr. (Epsilon-r)
      
    
Autor: sprut 
      erstellt: 16.02.2019