Anwendungen der Hochfrequenztechnik
Radartechnik
Mithilfe der Hochfrequenztechnik lassen sich Radarsysteme entwickeln, mit denen sich der Abstand zu einem Objekt relativ oder absolut bestimmen lässt. Anwendungsgebiete hierfür sind berührungslose Abstands-, Vibrations- oder Schichtdickenmessungen in der Industrie, oder die Detektion von Vitalparametern in medizinischen und Life-Science-Anwendungen. Ein weiteres Anwendungsgebiet besteht beispielsweise in der Anwesenheitsdetektion vor Türen und für Sicherheitssysteme.
Bei der Messung von Vitalparametern ergibt sich der große Vorteil daraus, die Messwerte durch Kleidung oder Bettdecken hindurch berührungslos erfassen zu können. Das Radarsystem kann hinter Abdeckungen verbaut sein, sodass sich die Person der Messung nicht bewusst ist und somit nicht das Gefühl der Überwachung entsteht. Neben den Anwendungsbereichen zur Überwachung von Personen zum Beispiel in Kraftfahrzeugen und Betten sind unzählige Weitere denkbar.
In industriellen Anwendungen bietet Radar ebenfalls vielfache Vorteile. Zum einen sind für die nötigen Komponenten in den vergangenen Jahren die Bauteilkosten aufgrund der Integration in MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits) und leistungsfähige Mikrocontroller stark zurückgegangen, wodurch die Systeme kompakt und kostengünstig herstellbar sind. Zum anderen ist es mit Radarsystemen möglich, Abstände berührungslos und gleichzeitig unter harten Umgebungsbedingungen zu erfassen. Staub oder Nebel können dabei von den elektromagnetischen Wellen zum Großteil durchdrungen werden. Dadurch ergibt sich neben den geringeren Kosten ein Vorteil gegenüber konventionell verwendeten optischen Messsystemen.
Vorteile der Radartechnik
- Hochpräzise relative Distanzmessungen möglich (< 1 µm)
- Für Low-Power Anwendungen hervorragend geeignet (< 30 µW)
- Unabhängig von Temperatur und Lichtverhältnissen
- Low-Cost durch viele günstige Commercial-Off-The-Shelf Komponenten
- Kann unsichtbar hinter einer schützenden Abdeckung verborgen werden
- Bestimmung von Entfernung, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Objekteigenschaften uvm.
- Durchdringung zahlreicher Materialien
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Mobilkommunikation
Durch verschiedene Modulationsverfahren können Daten in unterschiedlichen Standards übertragen werden. Dadurch erhöht sich nicht nur der Softwareaufwand, sondern es steigert auch hardwareseitig die Komplexität. Dies ist besonders beim neuen Netzstandard 5G oder der Verwendung von Massive-MIMO der Fall. Da wie in vielen Bereichen auch beim Mobilfunk der Trend zu größeren Bandbreiten und somit zu höheren Frequenzen geht, müssen auch Materialien von Abdeckungen oder Umgebungen deutlich stärker berücksichtigt werden. Zu jeder Zeit muss sowohl die Kompatibilität mit anderen Funkdiensten, als auch die Sicherheit von Personen und Umwelt gewährleistet sein. Dies wird mit dem Begriff der elektromagnetischen Verträglichkeit zur Umwelt (EMVU) zusammengefasst.
Mit Hilfe von modernen 3D-Feldsimulationsprogrammen entwerfen wir Ihnen Antennen oder -abdeckungen für definierte Szenarien. Des Weiteren können wir die Dämpfung von realen Medien und Baustoffen simulativ und messtechnisch ermitteln. Dabei können Ausbreitungs- und Dämpfungsmodelle für konkrete Standorte in Abhängigkeit von Geometrien und Frequenzen erstellt werden.
Hochfrequente Kommunikation wird auch zur Vernetzung kleiner Sensorknoten eingesetzt. Die Anwendungen können dabei vielfältig sein.
Beispiele für die Anwendung kabelloser Sensorsysteme
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Ortung
Anwendungsbeispiele für die Ortung mit modernen Hochfrequenzsystemen
- Ortung von Waren und Produkten in Lager und Fertigung
- Tracking von dementen Patienten im medizinischen Kontext
- Keyless-Entry Systeme zur Zugangskontrolle
- Ortung von Tieren
Sollten Sie Interesse an Ortungssystemen haben, beraten wir Sie gerne oder entwickeln passende Systeme für Ihre Anwendung. Kontaktieren Sie uns einfach!
Resonatoren
Mittels verschiedener Typen von HF-Resonatoren lassen sich extrem sensitive Sensoren aufbauen. Diese können entweder als elektroakustische Bauteile, oder als Hohlraumresonatoren ausgeführt werden. Je höher die Frequenz, desto kleiner sind die resultierenden Strukturen. Mit der Kenntnis der genauen Parameter des Resonators lassen sich unbekannte Materialien charakterisieren. Durch den Einfluss verschiedener physikalischer Größen erfolgt eine Resonanzfrequenzverschiebung, die extrem schnell erfasst werden kann. Mit planar aufgebauten Resonatoren lassen sich außerdem Materialien hinsichtlich ihrer Verluste und Permittivitäten charakterisieren. Diese Parameter sind unter anderem für Antennenabdeckungen entscheidend.
Beispiele für messbare Parameter sind
- Temperatur
- Materialverformung (Zug & Druck)
- Chemische Zusammensetzung von Gasen und Flüssigkeiten
- Materialcharakterisierung
