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Hochfrequenztechnik


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Die Hochfrequenztechnik (auch HF-Technik ) befasst sich mit der Elektrotechnik bei hohen Frequenzen . Sie ist unter anderem ein Teilgebiet

Früher unterschied man die HF-Technik von NF-Technik (Niederfrequenztechnik). In der Radiotechnik war der die Antenne der Antennenverstärker usw. Er umfasste Frequenzen oberhalb der Hörgrenze. Der Audioteil bis 10-20 kHz gehörte zur Niederfrequenztechnik.

Heute kann man die Hochfrequenztechnik dadurch dass hier die Bauteil - und Baugruppengröße im Bereich der Wellenlängen der verwendeten Frequenzen ist. Bei niederen kann man Schaltungen mit diskreten Bauteilen wie Widerständen Kondensatoren und Spulen aber auch Transistoren und Röhren aufbauen. Jedes Bauteil kann dabei als elektrisches Element mit nahezu idealen Eigenschaften (Widerstand Kapazität Induktivität ) betrachtet werden.

ein Feldeffekttransistor (links) und sein HF-Ersatzschaltbild (rechts)

Bei höheren Frequenzen werden parasitäre (=zusätzliche) immer wichtiger. Beim Einsatz von HF-Transistoren müssen Ersatzschaltbilder eingesetzt werden die zusätzliche Widerstände Kapazitäten Induktivitäten enthalten.

Bei noch höheren Frequenzen unterscheiden sich Baugruppen da hier die elektromagnetischen Wellen mit kurzen Wellenlängen für das Verhalten wichtig sind. existieren neue Bauteile wie Antennen Hohlleiter Wanderfeldröhren .

Für die Abgrenzung kann heute keine mehr angegeben werden. Sie hängt auch von Größe des jeweiligen Anwendungsfalls ab. Im Extremfall Stromversorgungsleitungen mit 50 bzw. 60 Hz bereits HF-Technik wenn weite Strecken überbrückt werden. Hierzu die Überlandleitungen in Kanada. Auf elektronischen Leiterkarten der Hochfrequenzbereich bei etwa 100 MHz die digitalen Signalen ab etwa 10 MBit/s vorkommen. von Mikrochips gehören einige 100 MHz über sehr Strecken noch zum Niederfrequenzbereich.

Niedrige Frequenzen HF-Technik mittlere Frequenzen HF-Technik hohe Frequenzen
Bauteile Diskrete Bauteile (Widerstände Transistoren) Diskrete Bauteile speziell für HF-Technik (z.B. Spezielle Bauteile (Antennen Wanderfeldröhren)
Leiterkarten Beliebige Leiterbahnführung Spezielle Leiterbahnführung Abschlusswiderstände keine
Theorie RLC-Netzwerke Schaltungstechnik Diskrete Bauteile mit Ersatzschaltbild in RLC-Netzwerken geformte Leiterbahnen mit Ersatzschaltbild Maxwellsche Gleichungen
Frequenzen und Wellenlänge niedrige Frequenz sehr große Wellenlänge Wellenlänge im Bereich der Bauteilgröße (bis zum Zehnfachen der Größe) Wellenlänge kleiner als Bauteilgröße
Beispiele Audioverstärker
RS-232 Datenübertragung
Antennenverstärker Netzwerkkarte Antenne Ethernetkabel

Beispiel: Hauptplatine von Computern

Elektromagnetische Wellen im Vakuum pflanzen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort also mit etwa 300.000 km/s. elektronischen Leiterkarten ist ihre Geschwindigkeit etwas kleiner etwa die Hälfte bis 2/3 dieser Geschwindigkeit.

Die ersten PCs der Firma IBM mit 4.77 MHz. Zur sauberen Signalübertragung müssen 10fach höhere Frequenzen auf der Platine übertragen also ca. 50 MHz. Die Wellenlänge einer Welle mit dieser Frequenz und 200.000 km/s über vier Meter. Da die Hauptplatine viel ist können die Leiterbahnen beliebig ausgeführt werden auch krumm und mit unterschiedlicher Länge. Sie als normale Drähte aufgefasst werden.

Neuere PCs arbeiten auf der Platine 133 MHz oder sogar 266 MHz die der verwendeten Signale liegen hier im Bereich etwa 10 cm. Da die Leiterbahnen ebenfalls so lang sind müssen sie hier als aufgefasst werden. Ihre Leitungsführung und -länge ist für die Funktion sehr wichtig. Außerdem muss Wellenwiderstand ( Impedanz ) berücksichtigt werden. Um Reflexionen zu vermeiden am Leitungsende ein Abschlusswiderstand vorhanden sein.




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