ISBN: 3540667164
TITLE: Hochfrequenztechnik
AUTHOR: Zimmer, G.
TOC:

1. Einfhrung 1
1.1 Komplexe Darstellung sinusfrmiger Zeitfunktionen 1
1.2 Nutzung der unterschiedlichen Frequenzbereiche 2
1.3 Das Simulationsprogramm HF-LINMO 4
2. Passive Komponenten 7
2.1 Die idealisierten Komponenten R, L und C 7
2.1.1 Der ideale Widerstand 7
2.1.2 Die ideale Induktivitt 9
2.1.3 Der ideale Kondensator 10
2.2 Die realen Bauelemente R, L und C 11
2.2.1 Technische Formen des Widerstandes 12
2.2.2 Einfache Modelle technischer Induktivitten 14
2.2.3 Ersatzschaltung einer realen Induktivitt 17
2.2.4 Einfache Modelle technischer Kapazitten 20
2.2.5 Ersatzschaltung einer realen Kapazitt 23
2.3 Die realen Schwingkreise 26
2.3.1 Ersatzschaltung der realen Schwingkreise 26
2.3.2 Einsatzgebiete fr Schwingkreis 29
2.4 Der Schwingquarz als Resonator 30
2.4.1 Resonanzfrequenzen von Schwingquarzen 30
2.4.2 Ersatzschaltbild eines Schwingquarzes 31
2.5 bungsaufgaben 33
3. Grundlagen der Leitungstheorie 35
3.1 Die verlustlose Leitung - Analyse im Zeitbereich 35
3.1.1 Der Wellenwiderstand 39
3.1.2 Der Reflexionsfaktor 39
3.1.3 Einfach- und Mehrfachreflexionen auf Leitungen mit ohmschen Abschlusswiderstnden 41
3.2 Die Leitung - Analyse im Frequenzbereich 43
3.2.1 Die Wellengleichung im Frequenzbereich 44
3.2.2 Diskussion der Ausbreitungskonstante und des Wellenwiderstandes 45
3.2.3 Der Reflexionsfaktor im Frequenzbereich 49
3.2.4 Das Smith-Diagramm 53
3.2.5 Widerstandstransformation entlang einer Leitung 57
3.3 Leitungstransformatoren 63
3.3.1 lambda/4-Transformator 63
3.3.2 Mehrstufige lambda/4-Transformatoren 65
3.3.3 Kontinuierliche Leitungstransformatoren 70
3.4 bungsaufgaben 73
4. Darstellung linearer Schaltungen 75
4.1 Die klassischen Zweitorparameter 75
4.1.1 Die Z-Parameter 76
4.1.2 Die H-Parameter 78
4.1.3 Die Y-Parameter 79
4.2 Die Streuparameter 82
4.2.1 Definition der Wellengren 83
4.2.2 Definition der S-Parameter 84
4.2.3 Das Signalflussdiagramm 89
4.2.4 Netzwerkanalysator 94
4.3 bungsaufgaben 100
5. Netzwerksynthese 103
5.1 Grundlegende Netzwerkeigenschaften 103
5.2 Filterentwurf 107
5.2.1 Butterworth-Filter 109
5.2.2 Tschebyscheff-Filter 111
5.3 Transformationen des Tiefpassfilters 114
5.3.1 Hochpasstransformation 114
5.3.2 Bandpasstransformation 116
5.3.3 Sperrfiltertransformation 119
5.4 bungsaufgaben 121
6. Halbleiter-Bauelemente 123
6.1 Grundlegende Eigenschaften von Halbleitern 123
6.1.1 Das Bndermodell 124
6.1.2 Eigenleitfhigkeit 126
6.1.3 Strstellenleitfhigkeit 130
6.1.4 Diffusionsstrme in Halbleitern 133
6.2 Der pn-bergang 134
6.2.1 pn-bergang im stromlosen Zustand 134
6.2.2 pn-bergang bei Spannungseinwirkung 139
6.2.3 Kleinsignalersatzschaltung einer Diode 142
6.3 Die Schottky-Diode 146
6.3.1 Bndermodell der Schottky-Diode 146
6.3.2 Statische Strom-Spannungscharakteristik 147
6.4 Der bipolare NPN-Transistor 148
6.4.1 Aufbau und prinzipielle Wirkungsweise 148
6.4.2 Ein- und Ausgangskennlinien von Bipolartransistoren 151
6.4.3 Linearisiertes Modell eines Bipolartransistors 153
6.4.4 Hochfrequenz-Ersatzschaltbild eines Bipolartransistors 155
6.5 Der unipolare MESFET 158
6.5.1 Aufbau und stationre Kennlinien eines MESFET 158
6.5.2 Linearisiertes Modell eines MESFET 162
6.5.3 Hochfrequenz-Ersatzschaltbild eines MESFET 165
6.6 bungsaufgaben 166
7. Hochfrequenzverstrker 169
7.1 Charakteristische Gren 169
7.1 Arbeitspunkteinstellung 169
7.1.2 Zweitor beschrieben durch Y-Parameter 171
7.1.3 Zweitor beschrieben durch die S-Parameter 173
7.2 Stabilitt eines Zweitors 174
7.2.1 Stabilittskreise 175
7.2.2 Der Stabilittsfaktor 178
7.2.3 Stabilisierung eines Transistors 178
7.3 Leistungsverstrkung 180
7.3.1 Vernachlssigte Rckwirkung 181
7.3.2 Einfluss der Rckwirkung 183
7.3.3 Optimale Lastreflexion bei Rckwirkung 184
7.3.4 Maximal verfgbarer bertragungsgewinn 186
7.3.5 bertragungsgewinn bei ein- bzw. ausgangsseitiger Fehlanpassung l87
7.3.6 Kreise konstanten bertragungsgewinns 188
7.4 Konzepte fr Hochfrequenzverstrker 190
7.4.1 Der unsymmetrische Verstrker 190
7.4.2 Wanderwellenverstrker 192
7.5 bungsaufgaben 194
8. Oszillatorea 197
8.1 Zweipol-Oszillator 197
8.2 Vierpol-Oszillator 200
8.2.1 RC-Oszillator 201
8.2.2 LC-Oszillator 204
8.2.3 Quarzstabilisierte Oszillatoren 206
8.3 Synthesegeneratoren 208
8.3.1 Grundlagen einer Phasenregelschleife 209
8.3.2 Aufbau von Synthesegeneratoren 215
8.4 bungsaufgaben 217
9.Rauschen 221
9.1 Beschreibung einer Rauschgre 222
9.1.1 Zeitliche Mittelwerte 222
9.1.2 Spektrale Rauschleistungsdichte 222
9.1.3 Wahrscheinlichkeitsdichte 224
9.2 Rauschphnomene 227
9.2.1 Das Schrotrauschen 227
9.2.2 Das thermische Rauschen 231
9.3 Rauschende Vierpole 236
9.3.1 Rauschzahl eines Verstrkers 237
9.3.2 Die Rauschzahl kaskadierter Verstrker 238
9.3.3 Rauschanpassung 240
9.4 bungsaufgaben 241
10. Das elektromagnetische Feld 243
10.1 Die elektrischen Feldgren 244
10.1.1 Die elektrische Feldstrke 244
10.1.2 Die elektrische Potentialfunktion 246
10.1.3 Die dielektrische Verschiebungsdichte 250
10.1.4 Die elektrische Energiedichte 252
10.2 Die magnetischen Feldgren 253
10.2.1 Die magnetische Induktion 253
10.2.2 Die magnetische Feldstrke 254
10.2.3 Die magnetische Energiedichte 254
10.3 Die Maxwellschen Gleichungen 255
10.3.1 Das Induktionsgesetz 255
10.3.2 Das Durchflutungsgesetz 256
10.4 Maxwellsche Gleichungen, Differentialform 257
10.5 Der Poyntingsche Vektor 260
10.6 Bedingungen an Grenzflchen 261
10.6.1 Das elektrische Feld an der Grenzflche zweier Dielektrika 261
l0.6.2 Das magnetische Feld an der Grenzflche zweier Materialien unterschiedlicher Permeabilitt 263
10.7 bungsaufgaben 264
11. Die ebene Welle 265
11.1 Die Wellengleichung der ebenen Welle 265
11.2 Die schwach gedmpfte ebene Welle 267
11.2.1 Ebene Welle im freien Raum 268
11.2.2 Ebene Welle in verlustfreien Materialien 269
11.2.3 Die Polarisation 271
11.2.4 Der Wellenvektor 273
11.3 Die stark gedmpfte ebene Welle 274
11.3.1 Idealer Leiter 277
11.3.2 Verlustleistung 277
11.4 bungsaufgaben 279
12. Gefhrte Wellen 281
12.1 Die ideale Bandleitung 281
12.1.1 Spannung, Strom und Wellenwiderstand 282
12.1.2 Dmpfung der Bandleitungswelle 283
12.2 Die Koaxialleitung 285
12.2.1 Felder und Wellenwiderstand der Koaxialleitung 286
12.2.2 Leiterdmpfung der Koaxialleitung 287
12.3 Allgemeine Eigenschaften von TEM-Wellen 289
12.4 Quasi TEM-Wellenleiter 291
12.4.1 Mikrostreifenleitung 291
12.4.2 Koplanarleitung 294
12.5 Hohlleiter 298
12.5.1 Rechteckhohlleiter und ebene Welle 299
12.5.2 Die Moden des Rechteckhohlleiters 303
12.6 bungsaufgaben 317
13. Integrierte Mikrowellenschaltungen 319
13.1 Technologie 319
13.1.1 Das Substrat 319
13.1.2 Herstellungsverfahren 320
13.2 Diskontinuitten der Mikrostreifenleitung 322
13.2.1 Leerlauf 323
13.2.2 Kurzschluss 325
13.2.3 Weitensprung 326
13.2.4 Weitere Diskontinuitten 335
13.3 Passive Mikrostreifenleitungsschaltungen 339
13.3.1 Filter 339
13.3.2 Richtkoppler 346
13.3.3 Leistungsteiler 349
13.4 bungsaufgaben 350
14. Antennen 353
14.1 Sende-Empfangssystem 353
14.1.1 Phnomenologisches Modell 353
14.1.2 Sende-Empfangssystem als Vierpol 356
14.2 Der Hertzsche Dipol 359
14.2.1 Das Fernfeld 361
14.2.2 Spiegelung an einer leitenden Ebene 363
14.3 Linearantennen 365
14.3.1 Richtcharakteristik von Stabantennen 366
14.3.2 Die Momenten-Methode 368
14.3.3 Ausgewhlte Linearantennen 373
14.4 Aperturantennen 381
14.4.1 Die eindimensionale Apertur 382
14.4.2 Reflektorantennen 384
14.5 bungsaufgaben 385
A. Lsungen 389
A.1 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 2 389
A.2 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 3 392
A.3 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 4 394
A.4 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 5 395
A.5 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 6 396
A.6 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 7 398
A.7 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 8 400
A.8 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 9 402
A.9 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 10 404
A.10 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 11 406
A.11 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 12 408
A.12 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 13 409
A.13 Lsungen bungsaufgaben Kapitel 14 41l
Literatur 413
ENDE
