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Master: Angew. Feld- und Potenzialtheorie

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Vorlesung Hochfrequenztechnik an der Hochschule Karlsruhe im Winter 2019

Materialien bzw. Skript

  • Skript zur Vorlesung
  • Slides zur Vorlesung und dazu mit Anmerkungen aus der Vorlesung und noch die separaten Notizen Teil 1
  • Einfache Übungen
  • Übungen zu Signalflussgrafen
  • Übungen zum Smithdiagramm und die Lösungen dazu und noch das Smithchart von Microwaves101
  • Eine Kopie davon gibt es hier und die Anmerkungen der Vorlesung (Xournal Datei)
  • Ein interaktives Smithdiagramm gibt es hier .
  • Tutorial zur Verstärkerentwicklung erfordert QUCS als Simulator
  • Antenna Magus und CST Studio Student Edition Software, die wir in der Vorlesung verwenden werden. Sie müssen sich zum Download registrieren.
  • Übungen zu Antenne und die Lösungen dazu und die Notizen
  • Übung zum Mixer und die Lösungen dazu.
  • Alte Klausur und die Lösungen dazu.
  • Alte Klausur und die Lösungen dazu.
  • Ankündigungen

    Ablauf der Vorlesung

    1. 1. Vorlesung 1.10.2019
      • Video:hf1901
      • Folien 1-10
      • Skript: 1-6
      • Bemerkung: Leider ist die Aufnahme an der HSKA nichts geworden, daher das entsprechende Stück von der DHBW
      • Zudem Inhalt,
      • Infos zum Labor
      • RF Basics: Welle und Frequenzbereich, Skin-Effekt
    2. 2. Vorlesung 08.10.2019
      • Video:hfhs02
      • Folien 11-69
      • Skript: 6-28
      • Skin-Effekt: Rest
      • HF Systeme, Beispiele von Antennen
      • Baublöcke in HF-Systemen
      • Felder und Wellen
      • Ebene Wellen (TEM) und TE bzw. TM Wellen
    3. VL von der DHBW als Ersatz
      • Video:hf1903
      • Folien 45-87
      • Skript: 21-35
      • Felder und Wellen, Beispielhafte Feldverteilung auf einer Parallelplattenleitung
      • Leitungstheorie und Leitungsgleichungen
      • Animationen von Wellen auf Leitungen mit verschiedenen Abschlüssen,
    4. VL von der DHBW als Ersatz
      • Video:hf1904
      • Folien 88-104
      • Skript: 36-42
      • Lambda-Viertel Trafo, Last-Transformation bei Leitungen
      • Ersatzschaltung (Pi und T) kurzer Leitungen
      • Stehwellenverhältnis (VSWR)
      • Offene und kurz geschlossene Leitungsstücke als Filterelemente (Stubs)
      • Smith-Diagramm: Orientierung und einfache Einführung, was ist wo?
    5. Vorlesung 22.10.2019
      • Video:hfhs1906
      • Folien 107-139
      • Skript: 43-58
      • Herleitung der Wellen auf Leitungen und des Reflexionsfaktors
      • Wellen in Leitern: Parallelplattenleitung und Rechteckhohlleiter
      • Grenzfrequenz, Dispersion
    6. 1. Vorlesung 24.10.2019
      • Video:hfhs07
      • Folien 126
      • Skript: 51
      • Rechteckhohlleiter in Simulation mit CST-Studio
    7. 2. Vorlesung 24.10.2019
      • Video:hfhs08
      • Folien 142-166
      • Skript: 59-69
      • Phasen und Gruppengeschwindigkeit
      • Rundhohlleiter
      • Koax-Leiter mit höheren Moden
      • Simulation eines Koax-Leiters mit CST-Studio
    8. 1. Vorlesung 29.10.2019
      • Video:hfhs09
      • Folien 166-200
      • Skript: 69-81
      • Planare Wellenleiter: Coplanarleitung und Mikrostreifenleitung
      • Berechnung von Leitungen mit QUCS
      • Gekoppelte Leitungen (Mikrostreifenleitung, Streifenleitungen), ohne Entwurf von Kopplern, nur Darstellung und Berechnung
      • Streuparamter (S-Parameter)
    9. 1. Vorlesung 31.10.2019
      • Video:hfhs10
      • Folien 200-217
      • Skript: 69-86
      • Einführung in Signalflussgrafen, einfachste Beispiele dazu
      • Anpassungen mit konzentrierten Elementen, Bewegung im Smith-Diagramm, gezeigt mit SimSmith
      • Anpassungen mit Leitungselementen
      • Beispiele dazu in Visualisierung mit SimSmith (Smith-Diagramm)
    10. 2. Vorlesung 31.10.2019
      • Video:hfhs11
      • Folien 201-251
      • Skript: 86-99
      • Anpassungen mit Leitungselementen
      • Beispiele dazu in Visualisierung mit SimSmith (Smith-Diagramm)
      • Antennen: Einführung
      • kurze lineare Antenne (Hertz-Dipol)
    11. 1. Vorlesung 5.11.2019
      • Video:hfhs12
      • Folien 257-281
      • Skript: 101-112
      • Antennen: Strahlungsdiagramm, Darstellung im Schaltkreis
      • kurze lineare Antenne (Hertz-Dipol)
      • Berechnung für Antennen
      • Lambda-Halbe Dipol
      • Drahtantennen, Lambda-Halbe Dipol
      • Freiraumausbreitung/ Frijsche Formel
      • Beispiele für die Freiraumausbreitung
    12. 1. Vorlesung 7.11.2019
      • Video hfhs13
      • Folien: 282-290
      • Skript: 111-114
      • Einführung in Antenna Magus
      • Ausbreitungsbedingungen
      • Phased Arrays und Berechnung mit Antenna Magus
    13. 2. Vorlesung 7.11.2019
      • Video hfhs14
      • Folien: 291-314
      • Skript: 114-122
      • Yagi-Uda Antennen
      • Simulationen mit CST
      • Microstrip-Patch-Antenna
    14. Übung 12/14.11.2019
    15. Übung 14.11.2019
    16. Smith-Diagramm-Übung 11.11.2019 mit Papier und Zirkel (Aufgaben 1 und 2)
    17. Smith-Diagramm-Übung 11.11.2019 mit Papier und Zirkel (Aufgaben 3 und "einfache Aufgaben")
    18. 1. Vorlesung 19.11.2019
      • Video hfhs15
      • Folien 312-362
      • Skript 122-141
      • Kleine Antennen, Antennen in Mobile Devices
      • Aperturantennen (Hornantenne) inkl. Entwurf in Antenna Magus
      • Reflektor Antennen, Parabolantennen, mit Entwurf in Antenna Magus
      • Effektive Fläche/ Strahlungsfläche und Flächenausnutzung
      • Passive Komponenten und deren Verhalten bei hohen Frequenzen: Widerstand, Kondensator
    19. 1. und 2. Vorlesung 21.11.2019
      • Video hfhs16_17
      • Folien: 363-415
      • Skript: 142-162
      • Passive Komponenten und deren Verhalten bei hohen Frequenzen: Spule
      • Einfache Schalutngen wie Dämpfungsglieder
      • Leistungsteiler und Koppler, Beispielentwurf (vereinfacht) mit QUCS
      • Filter in Coax und Hohlleitertechnik inkl. Entwurf in QUCS
    20. 1. Vorlesung 26.11.2019
      • Video hf18
      • Folien: 415-444
      • Skript: 163-174
      • Transistoren (ganz kurzer Überblick)
      • Beispiele für Transistoren
      • S-parameter-Datei in QUCS (ganz am Ende)
    21. 1. Vorlesung 28.11.2019 (leider ohne Ton)
      • Video hfhs19
      • Folien:
      • Skript:
      • Entwurf eines Verstärker auf Basis des CEL3512 mit QUCS, erster Schritt: S-Parameter-Datei (s2p) und Stabilitätskreise
    22. 2. Vorlesung 28.11.2019 und die Simulations-/Datendateien für QUCS sind hier
      • Video hfhs20
      • Folien: -
      • Skript:
      • Weitere Schritte zum Entwurf eines Verstärkers: Gewinnkreise und Anpassnetzwerke
    23. 1. Vorlesung 3.12.2019 und die Simulations-/Datendateien für QUCS sind hier
      • Video hfhs21
      • Folien: 465-480
      • Skript: 180-186
      • Entwurf des Vorspannungsnetzwerkes für den Verstärker
      • Stabilisierung
      • Einfluss der Massekontakierung
      • Rauschen, Einführung, Größen und erste Ergebnisse
    24. 1. Vorlesung 5.12.2019
      • Video hfhs22
      • Folien: 481-509
      • Skript: 180-196
      • Rauschen
      • Arten des Rauschens
      • Rauschen in Vierpolen und Rauschanpassung
      • Kettenrauschzahl
    25. 2. Vorlesung 5.11.2018
      • Video hfhs23
      • Folien: 410-515
      • Skript: 197-
      • Antennenübung, Notizen dazu
      • Berechnung der Rauschzahl eines Dämpfungsgliedes
      • Einführung zu Nichtlinearitäten und Leistungsverstärkern
    26. 1. Vorlesung 11.12.2019
      • Video hfhs24
      • Folien: 515-546
      • Skript: 197-208
      • Excel-Sheet zur Abschätzung von HF-Ketten
      • Nichtlinearitäten allgemein und theoretisch
      • Verwendung und vermeidung von Nichtlinearitäten (Mischer, Doppler, Leistungsmesser, Intermodulation)
      • störende Nichtlinearitäten (IM, Kreuzmodulation, Sättigung)
      • Interzeptpunkt und Berechnung des Intermodulationsabstandes
      • Kettenformel für Intermodulationen
      • Auslegung von HF-Ketten (Abschätzung)
      • Leistungsverstärker: Definition der Power Added Efficiency
      • Klassen von Power Amplifiern
      • PA Klasse A
    27. 1. Vorlesung 17.12.2019
      • Video hfhs25
      • Folien: 546-599
      • Skript: 208-226
      • PA Klasse A, AB, B, B PushPull, C, Switching
      • Lastlinien
      • Mischer: Prinzipielles
      • Parameter eines Mischers und Spektren
      • Eindioden-Mischer
    28. 1. Vorlesung 14.1.2020
      • Video hfhs26
      • Folien: 599-634
      • Skript: 227-240
      • Mischer Forsetzung
      • Conversionsgewinn abhängig von LO-Power
      • Harmonische Balance
      • Mehrdiodenmischer (Balancierte Mischer)
      • FET-Mischer/ Gilbert-Zelle
      • Rauschen in Mischern

    Erklärclips

    Übungen zu Signalflussgrafen

    1. Signalflussgrafen Aufgabe 3d (Zirkulator) Video auf Youtube

    2. Reflektometerberechnung mit Signalflussgrafen Video auf Youtube

    3. Doppelte Schleifen mit Signalflussgrafen Übungsaufgabe 5, Signalflussgrafen, mehrfache Schleifen enthält (korrigierten) Fehler beim ersten Ausschreiben der äußeren Schleife DHBW Karlsruhe, HF-Technik, Hochfrequenztechnik, Mobilfunk Video auf Youtube

    Smithdiagramm: Umgang und Verständnis

    1. Einführung in das Smithdiagramm ohne Herleitung, Auffinden von Impedanzen, bestimmen von Reflexionsfaktoren, Inversion, Arbeiten mit dem Smith-Diagramm Video auf Youtube

    2. Leitungen im Smith-Diagramm, Leerlaufende Leitung, Kurzgeschlossene Leitung, Leitungstransformation, Lambda-Viertel-Trafo, Stubs DHBW Karlsruhe, HF-Technik, Hochfrequenztechnik, Mobilfunk Video auf Youtube

    3. Smith-Diagramm, Entwurf von Anpassschaltungen, einfach, Inversion am Einheitskreis, Serienresonanz, Parallelresonanz, Anpassung mit Leitungen DHBW Karlsruhe, HF-Technik, Hochfrequenztechnik, Mobilfunk Video auf Youtube

    Leitungssimulation mit CST

    1. Simulation eines Rechteckhohlleiters mit CST Studio Studentenversion zum Video

    2. Simulation eines Koaxleiters (RG-58) mit CST Studio Studentenversion zum Video

    Antennensimulation mit CST und Antenna Magus

    1. Simulation einer Dipolantenne mit CST Studio Studentenversion zum Video

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