Hochfrequenztechnik

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung.- 1.1 Komplexe Darstellung sinusförmiger Zeitfunktionen.- 1.2 Nutzung der unterschiedlichen Frequenzbereiche.- 1.3 Das Simulationsprogramm HF-LINMO.- 2. Passive Komponenten.- 2.1 Die idealisierten Komponenten R, L und C.- 2.1.1 Der ideale Widerstand.- 2.1.2 Die ideale Induktivität.- 2.1.3 Der ideale Kondensator.- 2.2 Die realen Bauelemente R, L und C.- 2.2.1 Technische Formen des Widerstandes.- 2.2.2 Einfache Modelle technischer Induktivitäten.- 2.2.3 Ersatzschaltung einer realen Induktivität.- 2.2.4 Einfache Modelle technischer Kapazitäten.- 2.2.5 Ersatzschaltung einer realen Kapazität.- 2.3 Die realen Schwingkreise.- 2.3.1 Ersatzschaltung der realen Schwingkreise.- 2.3.2 Einsatzgebiete für Schwingkreis.- 2.4 Der Schwingquarz als Resonator.- 2.4.1 Resonanzfrequenzen von Schwingquarzen.- 2.4.2 Ersatzschaltbild eines Schwingquarzes.- 2.5 Übungsaufgaben.- 3. Grundlagen der Leitungstheorie.- 3.1 Die verlustlose Leitung  Analyse im Zeitbereich.- 3.1.1 Der Wellenwiderstand.- 3.1.2 Der Reflexionsfaktor.- 3.1.3 Einfach- und Mehrfachreflexionen auf Leitungen mit ohmschen Abschlusswiderständen.- 3.2 Die Leitung  Analyse im Frequenzbereich.- 3.2.1 Die Wellengleichung im Frequenzbereich.- 3.2.2 Diskussion der Ausbreitungskonstante und des Wellenwiderstandes.- 3.2.3 Der Reflexionsfaktor im Frequenzbereich.- 3.2.4 Das Smith-Diagramm.- 3.2.5 Widerstandstransformation entlang einer Leitung.- 3.3 Leitungstransformatoren.- 3.3.1 ?/4-Transformator.- 3.3.2 Mehrstufige AI ?/4-Transformatoren.- 3.3.3 Kontinuierliche Leitungstransformatoren.- 3.4 Übungsaufgaben.- 4. Darstellung linearer Schaltungen.- 4.1 Die klassischen Zweitorparameter.- 4.1.1 Die Z-Parameter.- 4.1.2 Die H-Parameter.- 4.1.3 Die Y-Parameter.- 4.2 Die Streuparameter.- 4.2.1 Definition der Wellengrößen.- 4.2.2 Definition der S-Parameter.- 4.2.3 Das Signalflussdiagramm.- 4.2.4 Netzwerkanalysator.- 4.3 Übungsaufgaben.- 5. Netzwerksynthese.- 5.1 Grundlegende Netzwerkeigenschaften.- 5.2 Filterentwurf.- 5.2.1 Butterworth-Filter.- 5.2.2 Tschebyscheff-Filter.- 5.3 Transformationen des Tiefpassfilters.- 5.3.1 Hochpasstransformation.- 5.3.2 Bandpasstransformation.- 5.3.3 Sperrfiltertransformation.- 5.4 Übungsaufgaben.- 6. Halbleiter-Bauelemente.- 6.1 Grundlegende Eigenschaften von Halbleitern.- 6.1.1 Das Bändermodell.- 6.1.2 Eigenleitfähigkeit.- 6.1.3 Störstellenleitfähigkeit.- 6.1.4 Diffusionsströme in Halbleitern.- 6.2 Der pn-Übergang.- 6.2.1 pn-Übergang im stromlosen Zustand.- 6.2.2 pn-äbergang bei Spannungseinwirkung.- 6.2.3 Kleinsignalersatzschaltung einer Diode.- 6.3 Die Schottky-Diode.- 6.3.1 Bändermodell der Schottky-Diode.- 6.3.2 Statische Strom-Spannungscharakteristik.- 6.4 Der bipolare NPN-Transistor.- 6.4.1 Aufbau und prinzipielle Wirkungsweise.- 6.4.2 Ein- und Ausgangskennlinien von Bipolartransistoren.- 6.4.3 Linearisiertes Modell eines Bipolartransistors.- 6.4.4 Hochfrequenz-Ersatzschaltbild eines Bipolartransistors.- 6.5 Der unipolare MESFET.- 6.5.1 Aufbau und stationäre Kennlinien eines MESFET.- 6.5.2 Linearisiertes Modell eines MESFET.- 6.5.3 Hochfrequenz-Ersatzschaltbild eines MESFET.- 6.6 Übungsaufgaben.- 7. Hochfrequenzverstärker.- 7.1 Charakteristische Größen.- 7.1.1 Arbeitspunkteinstellung.- 7.1.2 Zweitor beschrieben durch Y-Parameter.- 7.1.3 Zweitor beschrieben durch die S-Parameter.- 7.2 Stabilität eines Zweitors.- 7.2.1 Stabilitätskreise.- 7.2.2 Der Stabilitätsfaktor.- 7.2.3 Stabilisierung eines Transistors.- 7.3 Leistungsverstärkung.- 7.3.1 Vernachlässigte Rückwirkung.- 7.3.2 Einfluss der Rückwirkung.- 7.3.3 Optimale Lastreflexion bei Rückwirkung.- 7.3.4 Maximal verfügbarer Übertragungsgewinn.- 7.3.5 Übertragungsgewinn bei ein- bzw. ausgangsseitiger Fehlanpassung.- 7.3.6 Kreise konstanten Übertragungsgewinns.- 7.4 Konzepte für Hochfrequenzverstärker.- 7.4.1 Der unsymmetrische Verstärker.- 7.4.2 Wanderwellenverstärker.- 7.5 Übungsaufgaben.- 8. Oszillatoren.- 8.1 Zweipol-Oszillator.- 8.2 Vierpol-Oszillator.- 8.2.1 RC-Oszillator.- 8.2.2 LC-Oszillator.- 8.2.3 Quarzstabilisierte Oszillatoren.- 8.3 Synthesegeneratoren.- 8.3.1 Grundlagen einer Phasenregelschleife.- 8.3.2 Aufbau von Synthesegeneratoren.- 8.4 Übungsaufgaben.- 9. Rauschen.- 9.1 Beschreibung einer Rauschgröße.- 9.1.1 Zeitliche Mittelwerte.- 9.1.2 Spektrale Rauschleistungsdichte.- 9.1.3 Wahrscheinlichkeitsdichte.- 9.2 Rauschphänomene.- 9.2.1 Das Schrotrauschen.- 9.2.2 Das thermische Rauschen.- 9.3 Rauschende Vierpole.- 9.3.1 Rauschzahl eines Verstärkers.- 9.3.2 Die Rauschzahl kaskadierter Verstärker.- 9.3.3 Rauschanpassung.- 9.4 Übungsaufgaben.- 10. Das elektromagnetische Feld.- 10.1 Die elektrischen Feldgrößen.- 10.1.1 Die elektrische Feldstärke.- 10.1.2 Die elektrische Potentialfunktion.- 10.1.3 Die dielektrische Verschiebungsdichte.- 10.1.4 Die elektrische Energiedichte.- 10.2 Die magnetischen Feldgrößen.- 10.2.1 Die magnetische Induktion.- 10.2.2 Die magnetische Feldstärke.- 10.2.3 Die magnetische Energiedichte.- 10.3 Die Maxwellschen Gleichungen.- 10.3.1 Das Induktionsgesetz.- 10.3.2 Das Durchflutungsgesetz.- 10.4 Maxwellsche Gleichungen, Differentialform.- 10.5 Der Poyntingsche Vektor.- 10.6 Bedingungen an Grenzflächen.- 10.6.1 Das elektrische Feld an der Grenzfläche zweier Dielektrika.- 10.6.2 Das magnetische Feld an der Grenzfläche zweier Materialien unterschiedlicher Permeabilität.- 10.7 ÜUbungsaufgaben.- 11. Die ebene Welle.- 11.1 Die Wellengleichung der ebenen Welle.- 11.2 Die schwach gedämpfte ebene Welle.- 11.2.1 Ebene Welle im freien Raum.- 11.2.2 Ebene Welle in verlustfreien Materialien.- 11.2.3 Die Polarisation.- 11.2.4 Der Wellenvektor.- 11.3 Die stark gedämpfte ebene Welle.- 11.3.1 Idealer Leiter.- 11.3.2 Verlustleistung.- 11.4 Übungsaufgaben.- 12. Geführte Wellen.- 12.1 Die ideale Bandleitung.- 12.1.1 Spannung, Strom und Wellenwiderstand.- 12.1.2 Dämpfung der Bandleitungswelle.- 12.2 Die Koaxialleitung.- 12.2.1 Felder und Wellenwiderstand der Koaxialleitung.- 12.2.2 Leiterdämpfung der Koaxialleitung.- 12.3 Allgemeine Eigenschaften von TEM-Wellen.- 12.4 Quasi TEM-Wellenleiter.- 12.4.1 Mikrostreifenleitung.- 12.4.2 Koplanarleitung.- 12.5 Hohlleiter.- 12.5.1 Rechteckhohlleiter und ebene Welle.- 12.5.2 Die Moden des Rechteckhohlleiters.- 12.6 Übungsaufgaben.- 13. Integrierte Mikrowellenschaltungen.- 13.1 Technologie.- 13.1.1 Das Substrat.- 13.1.2 Herstellungsverfahren.- 13.2 Diskontinuitäten der Mikrostreifenleitung.- 13.2.1 Leerlauf.- 13.2.2 Kurzschluss.- 13.2.3 Weitensprung.- 13.2.4 Weitere Diskontinuitäten.- 13.3 Passive Mikrostreifenleitungsschaltungen.- 13.3.1 Filter.- 13.3.2 Richtkoppler.- 13.3.3 Leistungsteiler.- 13.4 Übungsaufgaben.- 14. Antennen.- 14.1 Sende-Empfangssystem.- 14.1.1 Phänomenologisches Modell.- 14.1.2 Sende-Empfangssystem als Vierpol.- 14.2 Der Hertzsche Dipol.- 14.2.1 Das Fernfeld.- 14.2.2 Spiegelung an einer leitenden Ebene.- 14.3 Linearantennen.- 14.3.1 Richtcharakteristik von Stabantennen.- 14.3.2 Die Momenten-Methode.- 14.3.3 Ausgewählte Linearantennen.- 14.4 Aperturantennen.- 14.4.1 Die eindimensionale Apertur.- 14.4.2 Reflektorantennen.- 14.5 Übungsaufgaben.- A. Lösungen.- A.1 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 2.- A.2 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 3.- A.3 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 4.- A.4 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 5.- A.5 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 6.- A.6 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 7.- A.7 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 8.- A.8 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 9.- A.9 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 10.- A.10 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 11.- A.11 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 12.- A.12 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 13.- A.13 Lösungen Übungsaufgaben Kapitel 14.- Literatur.

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