Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, sich die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf Leitungen und im freien Raum anschaulich vorzustellen und können eine geeignete Leitung für verschiedene Arten der Übertragung von Hochfrequenzsignalen auswählen. Schließlich sind sie dann auch vertraut mit den Problemen und natürlichen Grenzen der Wellenausbreitung und Antennen.

Charakterisierung elektromagnetischer Wellen durch Wellenwiderstand, Ausbreitungskonstante, Feldbild. Ebene Welle. Wiederholung aus Theoretischer Elektrotechnik: Randbedingungen, Dispersion, Lösung der Wellengleichung in kartesischen Koordinaten. Auswahl besonders wichtiger HF-Leitungen: Koaxialkabel, Parallelplattenleitung, Oberflächenwellen, dielektrische Wellenleiter, Mikrostreifenleitung, Rechteckhohlleiter (inklusive Resonatoren). Ausbreitung im Freiraum, Veränderung durch Hindernisse (Reflexion, Streuung, Brechung, Beugung). Ausbreitungsphänomene im Mobilfunk (Schwund, Zeitdispersion, Beschreibung durch deterministische und stochastische Methoden). Eigenschaften von Antennen (Richtdiagramm, Gewinn, Polarisation, Impedanz, Bandbreite). Fernfeld und Nahfeld, Grundlagen zur Reziprozität.

Die im Vorlesungsteil vorgetragene Theorie elektromagnetischer Wellen und Antennen wird unterstützt durch das Vorrechnen von Übungsbeispielen, durch Mitbringsel ("Dinge der Woche") zum Anfassen, anhand derer der Stoff "begriffen" werden kann und eine Einführung in die Verwendung der Software EZNEC, mit deren Hilfe man einfache Antennenstrukturen numerisch modellieren kann. Ein einfaches (optionales) Experiment zur Überprüfung des Brechungsgesetzes kann daheim durchgeführt werden.

Die erste Vorlesung findet am Dienstag, 3.10.2023 um 10:15 Uhr als Präsenzvorlesung im Hörsaal EI 2 (Pichelmayer) statt.

Die Vorlesungszeiten sind jeweils 

Dienstags um 10:15 bis 12:00 Uhr (Hörsaal EI 2)

und 

Donnerstags um 10:15 bis 11:00 Uhr (Hörsaal EI 2). 

Die Vorlesungen zur VU Wellenausbreitung aus 2020W wurden aufgezeichnet und sind zusätzlich als Video on Demand auf TUbe verfügbar (damals noch mit der LVA Nummer 389.064).

Die Prüfung besteht aus einem schriftlichen und einem mündlichen Teil. Optional können zwei Zusatzaufgaben (eine experimentelle Aufgabe und eine Simulationsaufgabe) ausgearbeitet werden, die Zusatzpunkte bringen.

Für die Beantwortung der 10 Theoriefragen des schriftlichen Teils dürfen Sie keine Hilfsmittel verwenden. Sobald Sie damit fertig sind, geben Sie den Theorieteil der Prüfung ab und Sie erhalten die Rechnenaufgaben.  Für die Lösung der Rechenbeispiele dürfen Sie nur jene Formelsammlung, die der Prüfung beiliegt (und nach der Prüfung wieder abzugeben ist), verwenden.  Weder das Skriptum noch handschriftliche Notizen sind erlaubt!  Ebenfalls nicht zugelassen sind graphische Taschenrechner sowie Smartphones!

Diese Lehrveranstaltung baut auf den Kenntnissen der komplexen Wechselstromrechnung für harmonische Vorgänge, also solche, die sich bei einer einzigen Frequenz abspielen, auf. Wir verwenden die Maxwellschen Gleichungen in Differentialform zur Beschreibung elektromagnetischer Felder. Die Vorlesung Wellenausbreitung baut auf den Begriffen und Konzepten auf, die Sie in der Vorlesung Elektrodynamik gelernt haben.