Vorlesung

Bachelor

Digitaltechnik

Vorlesung für Elektrotechniker und Mechatroniker im 2. Semester

    • Grundlagen der Elektrotechnik
    • Grundlagen der Digitaltechnik
    • Realisierungen mit Bipolartransistoren
    • Realisierungen mit CMOS-Transistoren
    • Flip-Flops und Register
    • Übersicht Halbleiterspeicher
    • Einführung in den High-Speed-Datentransfer und -Technologie
    • Einführung in die Mikroprozessortechnik

 

Diese Vorlesung für wurde bis 2012 von Prof. Trautwein gelesen. Ab 2013 wird die Vorlesung Digitaltechnik von Prof. Heuermann gelesen. Diese Vorlesung basiert auf der zuvor gehaltenen Vorlesung Technische Informatik. Jedoch wurde diese Vorlesung merklich überarbeitet und abgewandelt.

 

Trotzdem empfielt es sich die etwas einfacheren Klausuren der Vorlesung Technische Informatik, die sich ebenfalls auf dieser Homepage befinden, als übungsaufgaben zu verwenden.

 

Das zugehörige Skript kann entweder als pdf-File von dieser Homepage heruntergeladen werden oder (ab Mitte März 2014) beim Unternehmen Digitaldruck AixPress als Kopie erworben werden. Für die Vorlesung wird dringlich empfohlen eine 1:1 Farbkopie in Papierform zu verwenden!

 

Die DT-Übungen finden in zwei Gruppen (A und B) alle zwei Wochen statt. D.h., die Übung wird zweimalig (über zwei Wochen) in gleicher Art und Weise durchgeführt. Sie können frei die übungsgruppe wählen und auch wechseln.

Technische Informatik (bis 2012)

Vorlesung für Informatiker

    • Grundlagen der Elektrotechnik
    • CMOS-Transistoren
    • Flip-Flops und Register
    • Halbleiterspeicher
    • Elektromechanische Speicher
    • Bussysteme, BERT

Diese Vorlesung für Informatiker wurde bis 2012 von Prof. Heuermann gelesen. Ab 2013 wird von Prof. Heuermann die abgewandelte Vorlesung Digitaltechnik und die Vorlesung    Technische Informatik von Prof. Freund gelesen.

Grundlagen der Hochfrequenztechnik

 

Grundlagen der Hochfrequenztechnik

  1. Einführung
    • Inhalte der Vorlesung Hoch- und Höchstfrequenztechnik
    • Lernziele der Grundlagen- und Vertiefungsveranstaltungen
    • Literaturhinweise und Softwareempfehlungen
    • Hochfrequenztechnik: Zwischen Elektronik und Optik
  2. Schaltungstheoretische Grundlagen
    • Systemvoraussetzungen
    • Die Streumatrix
    • Einführung der Wellengrößen
    • Bedeutung der Streuparameter
    • Schaltungsentwurf von Zweitoren über Streuparameter
    • Streumatrizen von Netzwerken mit speziellen Eigenschaften
    • Eigenschaften der Streuparameter von passiven Komponenten
    • Eigenschaften der Streuparameter von passiven verlustlosen Komponenten
    • Gängige Umrechnungen von Streuparametern
    • Transmissions-, Ketten- und sonstige Matrizen 
    • Die Transmissionsmatrix Sigma
    • Die Kettenmatrix [A] und die ABCD-Matrix
    • Die Netzwerkparameter der Elektronik
  3. Passive HF-Komponenten aus konzentrierten Bauteilen
    • Konzentrierte Elemente und Bauteile
    • Ideale konzentrierte Elemente
    • Reale konzentrierte Bauteile
    • SMD's
    • Halbleiterbauteile
    • Multilayerbauteile in LTCC und Laminaten
    • Gekoppelte Induktivitäten
    • Zweitore
    • Dämpfungsglieder
    • Impedanztransformatoren
    • 90° Phasenschieber
    • Drei- und Viertore
    • Resistive Signalteiler
    • Verschiedenste Koppler und Symmetrierglieder
  4. Hochfrequenzleitungen: Theorie, Leitertypen und Anwendungen
    • Die allgemeine Leitungstheorie
    • Schwach verlustbehaftete Leitungen
    • Leitungstheorie verlustloser Leitungen
    • Wellenlänge und Phasengeschwindigkeit
    • TEM- und Quasi-TEM-Wellenleiter
    • Die Koaxialleitung
    • Die Band- und Paralleldrahtleitung
    • Die geschirmte Streifenleitung
    • Quasi-TEM-Wellenleiter: Mikrostreifen- und Koplanarleitung
    • Leitungstransformation und Smith-Chart
    • Eingangswiderstand einer Leitung
    • Leitungen als Impedanztransformatoren
    • Der Reflexionsfaktor r
    • Stehwellenverhältnis und Anpassungsfaktor
    • Das Smith-Chart
    • Quasi-konzentrierte Leitungsbauteile
  5. Filter
    • Überblick Filtersynthese und weiterführende Literatur
    • Der HF-Standard-Bandpass
    • Resonatoren
    • Kenngrößen von Resonatoren
    • Leitungsresonatoren
    • Theorie von lambda/4-Leitungsresonatoren
    • Ankopplung und Aufbau von Leitungsresonatoren
    • Dielektrischer Resonator
    • Gekoppelte zweikreisige Resonatorfilter
  6. Schaltungstheorie und -synthese mit Gleich- und Gegentaktgrößen
    • Einführung der Gleich- und Gegentaktmoden
    • Komponenten mit Dreileitersystemen an Ein- und Ausgang
    • Komponenten mit Zwei- und Dreileitersystemen an Ein- und Ausgang
    • Zusammenhang zwischen S- und U-Parametern
    • Symmetrierglieder
    • Kopplerdesign mit Gleich- und Gegentaktparametern
    • Wilkinson-Koppler
    • Hybrid-Koppler
  7. Hochfrequenzschalter
    • Elektromechanische Schalter
    • Koaxiale Relais
    • MEMS
    • PIN-Dioden-Schalter
    • Aufbau einer PIN-Diode
    • PIN-Diode im stationären Sperrbereich
    • PIN-Diode im stationären Flussbereich
    • Schaltverhalten von PIN-Dioden
    • Realisierungsformen von PIN-Dioden
    • PIN-Dioden Schalter-Anordnungen
    • HF-Transistor-Schalter
  8. Detektoren und Mischer
  9. Lineare Verstärker

Hochfrequenzmesstechnik (Wahlpflicht)

 

  • Komponenten für die HF-Messtechnik
  • Skalare, gepulste Messung von Streuparamenter
  • Systeme zur Messung complexer Streuparameter                                                                       - Heterodyne Systeme                                                                                                         - Homodyne Systeme
  • Aufbau von komplex-messenden Netzwerkanalysatoren
  • Präzisionsmessungen für das HF-Modelling von Bauteilen und Werkstoffen
  • Aufbau und Funktionsweise von Spektrumanalysatoren
  • FMCW-Radar-Systeme für Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessungen

Master

Mikrowellentechnik

 

  • Hohlleiter
    • Einleitung
      • Wiederholung TEM-Welle
      • Feldtheorie für Hohlleiter
    • Grafische Herleitung der H10-Welle
      • Grenzbedingungen am idealen Leiter
      • Reflexion einer HEW an einer metallischen Platte
      • Konstruktion der H10-Welle aus Mehrfachreflexionen
      • Feldbilder der H10-Welle im Hohlleiter
    • Hohlleiterwellenlänge
    • Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
    • Feldwellenwiderstand
    • Ausbreitungskoeffizient und Feldwellenwiderstand der H10-Welle
    • Stromverteilung im Hohlleiter
    • Höhere Moden
    • Rundhohlleiter & Koaxialleiter
    • Koaxial- Hohlleiterübergang
    • Frequenzbänder für Rechteckhohlleitungen
  • Grundlagen der Feldsimulation
    • Freiraumsimulation
      • Sender und Empfänger
      • Reflexion an Objekten
      • Beugung und Durchdringung von Objekten
      • Verfahren und Produkte
    • Numerische Feldsimulation
      • Allgemeine Lösung der Maxwellschen Gleichungen
      • Lösungen der Maxwellschen Gleichungen für quellfreie Geometrien
      • Methode der Finiten Elemente (FE)
      • Ablauf einer FE-Simulation
      • Methode der Finiten Differenzen (FD)
        • Eulersche Methode
        • Beispiel für allgemeine Potentialfunktion U(x,y)
      • Momenten Methode (MM)
  • Grundlagen der nichtlinearen HF-Technik
    • Beschreibungsformen für Bauelemente
    • Frequenzerzeugung durch Nichtlinearitäten
    • Nichtlineare Phänomene
    • Nichtlineare Bauelemente
      • Nichtlineare Leitwerte und Widerstände
      • Nichtlineare Kapazitäten
    • Übersicht: Nichtlineare Simulationsverfahren
    • Harmonie Balance für Großsignal-Einzeltöne
    • Einführung in die frequenzumsetzenden Streuparameter
      • Frequenzumsetzende S-Parameter
      • Vektorielle Intermodulationsmessungen
      • X-Parameter
  • Leistungsverstärker
    • Grundlagen für die Entwicklung von Leistungsverstärkern
      • Transistortechnologie
      • Die Signalflussmethode und deren Anwendung
      • Leistungsbegriffe
      • Weitere Grundbegriffe
      • Stabilität
      • Wahl der Lastimpedanz
      • Aufbau und Anwendung eines manuellen Tuners
    • Die klassischen Betriebsarten A, AB, B und C
    • Schaltungskonzepte von Leistungsverstärkern
      • H-Betrieb
      • F-Betrieb
      • D-Betrieb
      • E-Betrieb
      • Klasse J und weitere Verstärker mit Harmonic-Matching
      • Klasse S
    • Verschaltung von Leistungsverstärkern
      • 0°-Koppler-Leistungs-Combiner
      • Der Doherty-Verstärker
      • Push-Pull-Verstärker
      • Balancierter-Verstärker
    • Linearisierungstechniken
      • Direkte Rückkopplung
      • Predistortion
      • Feedforward
      • Indirect Feedback
      • Kartesische Schleife
      • Polare Schleife
    • Frequenzvervielfacher
  • Oszillatoren
    • Zweitoroszillatoren
      • Die Schwingbedingung
    • Aufbau eines rückläufigen HF-Oszillators
      • Kreuzgekoppelter und Colpitts-Oszillator
    • Eintoroszillatoren
      • Schwingbedingung von Eintoroszillatoren
      • Eingesetzte Reflexionsverstärker
      • Aufbauten von differentiellen Oszillatoren
      • Push-Push-Oszillatoren
      • Elektrisch abstimmbare Oszillatoren
    • Rauschverhalten von Oszillatoren
  • Detektoren und Mischer
    • Das Überlaggerungs- bzw. Heterodynprinzip
    • Grundlagen der Frequenzumsetzung mit Mischern
    • Parametrische Rechnung
    • Leitwertelemente von Schottky-Dioden
    • Abwärtsmischung mit Schottky-Diode
    • Rauschverhalten des Mischer
    • Ausführungsformen von Mischern
    • Realisierung von Mischern mit Schottky-Dioden
      • Einseitenbandumsetzer und IQ-Modulatoren
  • Phasenregelkreise und Synthesegeneratoren
    • Grundlagen der Phasenregelkreise
    • Das Regelverhalten
    • Frequenzteiler
    • Diskriminatoren
      • Phasendiskriminatoren
      • Phasenfrequenzdiskriminatoren
      • Auslegung von Schleifenfiltern
    • Einschleifiger Regelkreis
    • Regelschleife mit Mischer
    • Mehrschleifige Regelkreise
    • Regelschleifen mit fraktionalen Teilern
      • Σ Δ-Fractional-N Synthesegenerator
      • Direkte Digitale Modulation
  • Technisch erzeugte Plasmen
    • Grundlagen technisch erzeugter Plasmen
    • Niederdruckplasmen
      • Niederdrucklampen
    • Hochdruckplasmen
      • Klassische Zündkerze
    • Mikroplasmen
    • Theorie der dreistufigen Transformation
    • Development Environment for RF Plasma Ignition
      • HF-Zündkerze
      • Lampentechnik
      • Plasmastrahler

Als Skript zur Vorlesung können Sie dieses herunterladen:

  1. Heuermann, H. Mikrowellentechnik. 
    E-Book, 2014, Version 1.4, free-ware 
    Download nur unter: www.hhft.de

Antennen und Ausbreitung (Wahlpflicht)

 

  1. Einleitung
  2. Grundbegriffe der Antennentheorie
  3. Streuung elektromagnetischer Wellen an Radarzielen
  4. Phasengesteuerte Antennen
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