Entwurf, Herstellung und Untersuchung von Sub-Wellenleiter-Anordnungen zur Phasenmanipulation elektromagnetischer Wellen

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Manipulation von Wellen durch Wellenleiter-Anordnungen im Subwellenlängenbereich.

Es werden unterschiedliche Wellenleiter-Anordnungen vorgestellt, die für verschiedene Funktionen genutzt werden können. Einfallende Wellen können beispielsweise an den Wellenleiter-Anordnungen aufgespalten, abgelenkt oder gefiltert werden. Aber auch außergewöhnliche Funktionen, wie die einer sogenannten unsichtbaren Wand, werden beschrieben. Bei den in dieser Arbeit behandelten Wellenleiter-Anordnungen handelt es sich um periodische phasengestufte Parallelplattenwellenleiter-Reihen. Für den Entwurf dieser Wellenleiter-Anordnungen wird ein analytisches Modell erstellt, durch das sowohl die Ausbreitungsrichtungen als auch die Leistungen der an den Wellenleiter-Anordnung gebeugten Wellen berechnet werden können. Dadurch ergeben sich physikalische Einblicke in die Kopplung von Wellen mit den Wellenleiter-Anordnungen. Es wird darüber hinaus gezeigt, dass solche Wellenleiter-Anordnungen für akustische sowie elektromagnetische Wellen identische Funktionen besitzen. Die Funktionen der unterschiedlichen Wellenleiter-Anordnungen werden für elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich durch numerische Simulationen und experimentell nachgewiesen.

Des Weiteren werden unterschiedliche Aufbauten der Wellenleiter-Anordnungen untersucht. In einem Aufbau werden die Wellenleiter mit Metamaterialien gefüllt. Bei einem anderen Aufbau werden die Wellenleiter durch die in dieser Arbeit eingeführten sektionierten Parallelplattenwellenleiter ersetzt. Diese unterschiedlichen Aufbauten haben verschiedene Vorteile in der Herstellung und in den elektromagnetischen Eigenschaften und erweitern so die Einsatzmöglichkeiten der Wellenleiter-Anordnungen.