Hochfrequenztechnik – Grundlagen

Die klassischen Themen der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik erfahren eine nach wie vor stetig wachsende Bedeutung in vielen Gebieten der Elektrotechnik und Elektronik. Dies trifft unter anderem auf die Entwicklung schneller Digitalschaltungen oder Mixed-Signal Baugruppen, auf die Verwendung von „off the shelf“ Funkmodulen in unterschiedlichsten Baugruppen, auf die Auslegung von Bussystemen oder auf den Bereich schnell getakteter Schaltungen der Leistungselektronik zu.

Ziel der Weiterbildung

Das Seminar führt in die Grundlagen der Hochfrequenztechnik ein und zeigt anhand praxisnaher Beispiele wichtige Anwendungsfelder für die Methoden der Hochfrequenztechnik in den unterschiedlichsten Bereichen der Elektrotechnik auf. 

Aufbauend auf der Leitungstheorie werden zunächst die Wellenausbreitung auf Leitungen und Reflexionsphänomene behandelt. Die Themengebiete Signalintegrität, Power Integrity, Hochfrequenzverhalten konzentrierter Bauelemente, Grundlagen der Antennentechnik, Elektromagnetische Verträglichkeit und Impedanzanpassung vermitteln den Bezug zu einer Vielzahl von Anwendungsfeldern.

Die Erfassung von Effekten der Hochfrequenztechnik erfordert spezielle messtechnische Methoden, deren Grundlagen ausführlich behandelt werden.

Ausführliche praktische Übungen zur Wellenausbreitung auf Leitungen sowie zu den beiden zentralen Methoden der Hochfrequenzmesstechnik, der Spektrum- und der Netzwerkanalyse, dienen der Veranschaulichung und Vertiefung der theoretischen Inhalte.

Das Seminar wurde unter Beibehaltung der zentralen Inhalte auf eine Dauer von drei Tagen verlängert, um einerseits mehr Zeit für eine ausführliche Vorstellung und Betrachtung aller Themenbereiche zu ermöglichen, auch unter Einbeziehung von Fragestellungen aus der aktuellen Arbeitspraxis der Teilnehmenden, um andererseits aber insbesondere der selbständigen, messtechnischen Analyse von Hochfrequenzphänomenen durch die Teilnehmenden mehr Raum einzuräumen. 

Die Verlängerung der Dauer des Seminars von zwei auf drei Tage erfolgte auf Grundlage des vielfach geäußerten Wunsches von Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Seminars in seiner bisherigen zweitägigen Form. 

Mittwoch, 11. bis Freitag, 13. März 2026
9.00 bis 12.15 und 13.45 bis 17.00 Uhr

Theoretische Grundlagen und Wellenausbreitung auf Leitungen (Tag 1)

1. Phänomenologie des Verhaltens elektronischer Schaltungen bei hohen Frequenzen

• Wellenausbreitung auf Leitungen, Hochfrequenzverhalten konzentrierter Bauelemente, Impedanzanpassung

2. Leitungstheorie und Grundlagen der Hochfrequenztechnik  

• Leitungsgleichungen, Reflexionsfaktor, Impedanz-Transformation durch Leitungen, elektromagnetische Felder

3. Wellenausbreitung auf Leitungen

• Beschreibung von Einschwingvorgängen mittels des so genannten Wellenfahrplans

4. Praktische Übung: Impulsausbreitung auf Leitungen 

• Messtechnische Erfassung von Leitungsreflexionen, Zeitbereichsmesstechnik bei hohen Frequenzen

Anwendungsfelder der Hochfrequenztechnik und messtechnische Grundlagen (Tag 2)

5. Signalintegrität, Antennentechnik und Beispiele für die Simulation von Schaltungen bei hohen Frequenzen

• Ringing und andere Einschwingvorgänge aufgrund von Leitungsreflexionen in schnellen Digitalschaltungen und Bussystemen, Grundlagen der Antennentechnik, Simulationsbeispiele

6. Hochfrequenzverhalten konzentrierter Bauelemente

• Hochfrequenz-Ersatzschaltbilder von Widerständen, Kondensatoren und Spulen sowie ihre Bedeutung für die Schaltungstechnik, z.B. für die Auslegung von Filtern

7. Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Verkopplung elektronischer Schaltungen bei hohen Frequenzen

• Koppelmechanismen, Power Integrity, Störaussendung getakteter Spannungsregler, Filterung und Schirmung

8. Spektrumanalyse – Grundlagen der Hochfrequenzmesstechnik im Frequenzbereich

• Aufbau und Funktionsweise von Spektrumanalysatoren, Besonderheiten bei der Messung von Signalen im Frequenzbereich, Eigenschaften von Signalen im Frequenzbereich

9. Praktische Übung: Messung einfacher Signale im Frequenzbereich

• Bedienung von Spektrumanalysatoren, Interpretation von Signalen im Frequenzbereich, Grenzen der Messdynamik

Hochfrequenzmesstechnik (Tag 3)

10. Vektorielle Netzwerkanalyse – Beschreibung von Mehrtoren durch Wellengrößen und Streuparameter

• Theoretische Grundlagen der Schaltungsbeschreibung durch S-Parameter, Einführung in das Smith-Diagramm, Beschreibung der Eingangsimpedanz von Antennen im Smith-Diagramm, Aufbau von Netzwerkanalysatoren, Anwendungsbeispiel: Matching Networks – verlustarme Impedanzanpassung durch reaktive Bauelemente

11. Praktische Übung: Grundlagen der Netzwerkanalyse und Vermessung von Filtern und Antennen mit den Methoden der Netzwerkanalyse

• Umgang mit Netzwerkanalysatoren, Durchführung und Kontrolle der Kalibrierung, Charakterisierung von passiven Baugruppen mittels der Methode der Netzwerkanalyse

12. Weiterführende Methoden der Hochfrequenzmesstechnik 

• Impedanzanalyse, Zeitbereichsreflektometrie (TDR), Antennenmesstechnik