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Lehrveranstaltung Hochfrequenztechnik

Titel:

Hochfrequenztechnik (HF)

 

Skripte, Übungsblätter, Klausuren und Klausurergebnisse

Professor:

Dr.-Ing. Tilo Ehlen

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 1 SWS Praktikum



 

Lernziel:

Die Veranstaltung vermittelt in einem Semester die allgemeinen Grundlagen der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik. Die Hochfrequenztechnik umfasst die Techniken und Realisierungen der drahtlosen Informationsübertragung, wie diese bei der Satelitenkommunikation, im Fernseh- und Rundfunkbereich, bei Funkgeräten und Fernsteuerungen, bei GPS oder auch bei Radarsystemen, GMS-Funktelefonen, Transpondern und kontaktlosen Chipkarten anzutreffen sind.

 

Im Gegensatz zur klassischen Schaltungstechnik werden aufgrund der sehr hohen Frequenzen und Schaltgeschwindigkeiten HF-typische Techniken, Materialien, Halbleiter und Schaltungsvarianten eingesetzt. An die Stelle von Spannung und Strom treten elektromagnetische Wellen, deren Ausbreitung, Abstrahlung und Empfang mit Antennen ein wichtiges Arbeitsgebiet der Hochfrequenztechnik ausmachen.

 

Die Vorlesung „Hochfrequenztechnik“ bildet die Grundlage und Voraussetzung für die Vorlesung „Digitale Funksysteme“.

 

Inhalt:

Schwingkreise, HF-Filter, Leitungseffekte, Mikrostrip, Mehrleitersysteme, Transformatoren und Richtkoppler, Streumatrix, Maxwell Gleichungen, Elektromagnetische Wellen, Hohlleiter, Abstrahlung und Antennen, Einkopplung und Schirmung, HF-Halbleiter, Wanderfeldröhren und Magnetrons, Rauschen, Mikrowellenverstärker und HF-Oszillatoren, Mischung und Frequenzvervielfachung, analoge Modulation und Demodulation, Schaltungsbeispiele der analogen Hörfunk-, Fernseh- und Satelitentechnik.

Da der Umgang mit der Hochfrequenztechnik viel Übung erfordert, wird das in der Vorlesung erlernte Wissen in Übungen und Praktika angewendet. In den Übungen wird die Auslegung von Sende-, Empfangs,- und Auswerteschaltungen der Hochfrequenz-, Mikrowellen-, Funk- und Fernsehtechnik bearbeitet. Im Praktikum werden Sende- und Empfangsantennen-Systeme aufgebaut, Geschwindigkeitsmessungen mit Mikrowellen-Radar erforscht und Radioempfänger optimiert.

 

Methodik:

Vorlesung mit multimedialer Unterstützung und Übungselementen auf der Basis von: Matlab/Simulink und Java-Applets

 

Literatur:

Zinke, Brunswig:

„Lehrbuch der Hochfrequenztechnik“, Springer Verlag
Meinke, Gundlach: “Taschenbuch der Hochfrequenztechnik“, Springer Verlag
Simonyi: „Theoretische Elektrotechnik“, Barth Verlagsgesellschaft mbH
Ramo, Whinnery, van Duzer: „Fields and Waves in Communication Electronics“, Wiley
Nührmann: „Das große Werkbuch Elektronik“, Franzis Verlag
Rothammel: „Antennenbuch“, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH
Limann, Pelka: „Funktechnik ohne Ballast“, Franzis Verlag
Kark: Antennen und Strahlungsfelder


 

Animation:

Smithchart1:

Smith-Chart von Agilent als Java Applet - auch im Downloadbereich
   


 

Projekt:  Im Rahmen der Vorlesung wird ein Schaltungstechnisches Projekt durchgeführt. Der Student sollte bis zum Ende der Vorlesung eine HF-Schaltung aufbauen und austesten. Die Bauteile und Platine werden vom NT-Labor zur Verfügung gestellt. Ebenso können während des Semesters die Werkzeuge und Lötanlagen des Labors verwendet werden. Weiter zur  Projektbeschreibung.


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