Hochfrequenzmeßtechnik: Verfahren und Meßsysteme

در دنیای شبکه‌ای امروزی که با طیف وسیعی از گزینه‌های ارتباطی مشخص می‌شود، فناوری فرکانس بالا اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. علاوه بر فناوری سیستم و مدار، دانش روش‌های اندازه‌گیری و سیستم‌های اندازه‌گیری فناوری فرکانس بالا ضروری است، برای مثال هنگام راه‌اندازی و استفاده از شبکه‌های رادیویی سیار یا شبکه‌های داده. سایر حوزه های مهم کاربرد فناوری فرکانس بالا و در نتیجه فناوری اندازه گیری مرتبط، حسگرها، سنجش از دور، رادار و فناوری گرمایش صنعتی است. فناوری اندازه‌گیری در اینجا برای اجزا، گروه‌های ساختمانی، زیرسیستم‌ها و سیستم‌ها در محدوده فرکانس از چند مگاهرتز تا محدوده موج میلی‌متری استفاده می‌شود. تمرکز بر روی محدوده مایکروویو است، زیرا مناطق کاری سنتی با فناوری فرکانس بالا، مانند فناوری انتقال و دریافت مبتنی بر تعداد زیادی فیلتر مجزا، به دلیل ادغام فزاینده چنین عملکردهایی در مدارهای مجتمع منفرد، اهمیت کمتری پیدا می‌کنند. بنابراین در متن این کتاب، فناوری فرکانس بالا در درجه اول باید به معنای فناوری مایکروویو در نظر گرفته شود، که بیشتر با توصیف عناصر توزیع شده و سیستم های جفت شده با استفاده از امواج قدرت و پارامترهای پراکندگی مرتبط است تا توصیف ولتاژ-جریان عناصر گسسته متن حاضر تا حد زیادی با سخنرانی "فناوری اندازه گیری مایکروویو" در موسسه فناوری فرکانس بالا و الکترونیک در دانشگاه کارلسروهه مطابقت دارد. این برای دانشجویان مهندسی برق و فیزیک در دیپلم اصلی خود، و همچنین برای مهندسان و دانشمندان در عمل است. خواننده باید دانش اولیه فناوری فرکانس بالا را داشته باشد، اما اصول ریاضی لازم فراتر از روابط تبدیل فوریه ساده نیست. در محدوده این کتاب، تأکید ویژه‌ای بر ارائه آن دسته از سیستم‌ها و روش‌های اندازه‌گیری است که در عمل کنونی نیز با آن مواجه می‌شویم.

In der heutigen vernetzten und von vielfältigen Kommunikationsmöglichkeiten gepräg­ ten Welt kommt der Hochfrequenztechnik steigende Bedeutung zu. Neben der System­ und Schaltungstechnik ist die Kenntnis der Meßverfahren und Meßsysteme der Hoch­ frequenztechnik wesentlich, beispielsweise bei Aufbau und Einsatz von Mobilfunk­ netzen oder Datennetzen. Weitere wichtige Anwendungsgebiete der Hochfrequenz­ technik, und damit auch der zugehörigen Meßtechnik, sind Sensorik, Fernerkundung, Radar und industrielle Heiztechnik. Die Meßtechnik wird hier für Komponenten, Bau­ gruppen, Subsysteme und Systeme im Frequenzbereich von einigen MHz bis in den Millimeterwellenbereich eingesetzt. Der Schwerpunkt liegt dabei im Mikrowellen­ bereich, da traditionelle Arbeitsbereiche der Hochfrequenztechnik wie die auf eine Vielzahl diskreter Filter aufbauende Sende- und Empfangstechnik durch die zu­ nehmende Integration solcher Funktionen in einzelnen integrierten Schaltungen an Bedeutung verlieren. Unter Hochfrequenztechnik soll daher im Rahmen dieses Buches in erster Linie die Mikrowellentechnik, die sich eher mit der Beschreibung verteilter Elemente und verkoppelter Systeme durch Leistungswellen und Streuparameter als mit der Spannungs-Strom-Beschreibung diskreter Elemente befaßt, verstanden werden. Der vorliegende Text entspricht in weiten Teilen der Vorlesung "Mikrowellenmeß­ technik" am Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik der Universität Karls­ ruhe. Er wendet sich an Studenten der Elektrotechnik und Physik im Hauptdiplom, aber auch an Ingenieure und Wissenschaftler in der Praxis. Der Leser sollte grund­ legende Kenntnisse über die Hochfrequenztechnik besitzen, die benötigten mathemati­ schen Grundlagen gehen jedoch nicht über einfache Zusammenhänge der Fourier­ transformation hinaus. Im Rahmen dieses Buches ist besonders darauf Wert gelegt, diejenigen Meßsysteme und -methoden vorzustellen, denen man auch in der aktuellen Praxis begegnet.