Neue Produktionstechniken für HF-Serienprodukte ermöglichen neue Anwendungen Höchstfrequenz-Elektronik wird kostengünstiger

Die Höchstfrequenz-Technik ist Basis für viele elektronische Systeme: vom Mikrowellenherd über den Mobilfunk bis hin zur Automobil- und zur diagnostischen und therapeutischen Medizinelektronik. Ein Überblick zu aktuellen Entwicklungen und zu Applikationen, einschließlich der Laserelektronik.

Neue Produktionstechniken für HF-Serienprodukte ermöglichen neue Anwendungen

Die Höchstfrequenz-Technik ist Basis für viele elektronische Systeme: vom Mikrowellenherd über den Mobilfunk bis hin zur Automobil- und zur diagnostischen und therapeutischen Medizinelektronik. Ein Überblick zu aktuellen Entwicklungen und zu Applikationen, einschließlich der Laserelektronik.

Mit Höchstfrequenz-Technik werden schnelle elektronische Vorgänge mit sehr hohen Frequenzen bezeichnet, bei denen Phänomene wie Wellenausbreitung, Stromverdrängung in Leitern, Laufzeit- und Quanten-Effekte eine herausragende Rolle spielen. Dabei treten folgende elektrodynamischen Effekte auf:

  • Entlang einer Drahtverbindung oder sogar innerhalb der Länge einer Bauelemente-Elektrode ändern Ströme bzw. Spannungen ihre Amplitude oder sogar ihre Richtung, wenn die Abmessungen in der Größenordnung oder größer als die Wellenlänge (Wellenausbreitungs-Effekt) sind.
  • Im Querschnitt eines metallischen Leiters ist der Strom nicht mehr gleichmäßig verteilt, sondern drängt ab in die Randzonen (Skin-Effekt).
  • In Halbleitern, Gas- oder Vakuumsystemen folgen die Ladungsträger infolge Trägheit den antreibenden Feldern nicht mehr genügend schnell (Laufzeit-Effekt).
  • Bei genügend niedrigen elektromagnetischen Energiepegeln und entsprechend tiefen Temperaturen der Schaltung überwiegt die eigene Quantisierung des elektromagnetischen Feldes gegenüber dem Wärmerauschen (Quanten-Effekt).

Höchstfrequenz-Technik: Oftmals Gedränge in wenigen Frequenzbändern

Wesentliche treibende Faktoren für die sich weiter verbreitende Anwendung von Höchstfrequenz-Systemen sind die Forderungen nach Breitband-Multimedia für viele Nutzer und die drahtlose Übertragungstechnik im GHz- oder sogar Opto-Bereich. Hierzu gehören die Satelliten- und terrestrische Kommunikation, die Wireless-Internet-Anbindung, die Mobilkommunikation und die interaktive Datenund Video-Übertragung. Weitere Anwendungen gibt es in der Fahrzeugkommunikation, bei GPS- und Multimedia-Systemen mit geeigneten Antennen für den Pkw und den Zugfunk bzw. für die satellitengesteuerte Zugsteuerung. Auch Industrie- und Kraftfahrzeugsensoren (z.B. das Abstandsradar) arbeiten mit Höchstfrequenz-Technik [1].

Trotz dieser Verbreitung gilt die Höchstfrequenz-Technik immer noch als Nischentechnologie, denn die gängigen Anwendungen (auch Wireless LAN und Bluetooth) sind auf wenige Frequenzbereiche begrenzt. Da die Höchstfrequenz-Technik von Beginn an militärisch genutzt wurde (z.B. für Schiffs-, Flugzeug- und Wetterradar), unterliegt die Nutzung der verschiedenen Frequenzbänder auch heute noch der staatlichen Regulierung. So „drängeln“ sich nahezu alle industriellen Anwendungen in den wenigen lizenzfrei zugänglichen Bändern – insbesondere im sehr dicht belegten 2,4-GHz-Band.