Hochfrequenztechnik, 2 Bde.: Bd.2 Hochfrequenztechnik

gepolt).- 7.3.3.2 Inverser Betrieb (Emitterdiode in Sperrrichtung,Kollektordiode in Durchla?richtung gepolt).- 7.3.3.3 Sperrbetrieb (Emitter- und Kollektordiode in Sperrrichtung gepolt).- 7.3.3.4 Flu?betrieb (Emitter- und Kollektordiode in Durchla?richtung gepolt).- 7.3.4 Kennlinienfelder bipolarer Transistoren.- 7.3.4.1 KennlinienIB =f(UBE) mit UCEals Parameter.- 7.3.4.2 KennlinienIC=f(UCE) mit IBals Parameter.- 7.3.4.3 KennlinienIC=f(UB mit UCEals Parameter.- 7.3.4.4 KennlinienUBE =f(UCB) mit IBals Paramete.- 7.3.4.5 Aussteuerungsgrenzen im IC, UCE-Kennlinienfeld.- 7.3.5 Bipolare Transistoren als Verstärker im Kleinsignalbetrieb.- 7.3.5.1 Kleinsignalgleichungen.- 7.3.5.2 Kleinsignalersatzbilder.- 7.3.6 Übertragungseigenschaften einstufiger Transistorschaltungen.- 7.3.6.1 Übertragungsfaktoren.- 7.3.6.2 Grundschaltungen.- 7.3.7 Temperaturabhängigkeit und Temperaturstabilisierung bipolarer Transistoren.- 7.3.7.1 Temperatureinflüsse.- 7.3.7.2 Stabilisierungsma?nahmen.- 7.3.8 Bipolare Transistoren bei höheren Frequenzen.- 7.3.8.1 Frequenzabhängigkeit des Stromübertragungsfaktors ? und Grenzfrequenz f?.- 7.3.8.2 Ersatzschaltbild nach Giacoletto.- 7.3.8.3 Grenzfrequenzen f?undBeziehungzu f?.- 7.3.8.4 Transitfrequenz fT.- 7.3.8.5 Maximale Schwingfrequenz fmax.- 7.3.9 Bipolare Mikrowellentransistoren.- 7.3.9.1 Frequenzgrenzen durch verschiedene Zeitkonstanten.- 7.3.9.2 Technologie von bipolaren Mikrowellentransistoren.- 7.3.9.2.1 Fingerstruktur.- 7.3.9.2.2 Overlaystruktur.- 7.3.9.2.3 Sonstige Strukturen.- 7.3.9.3 Zweitorparameter (Streuparameter) von Hochfrequenzverstärkern.- 7.3.10 Heterobipolartransistoren (HBT).- 7.3.10.1 Prinzip, Aufbau und Herstellung.- 7.3.10.2 Vergleich der elektrischen Eigenschaften von HBT mit Si-Bipolartransistoren, MESFET und HEMT.- 7.3.10.3 Einsatzgebiete.- 7.4 Unipolare Transistoren (Feldeffekttransistoren).- 7.4.1 Prinzip, Asführungsformen und Kennlinien.- 7.4.1.1 Typen, Aufbau und Herstellung.- 7.4.1.2 Wirkungsweise und Kennlinien.- 7.4.1.3 Temperaturverhalten.- 7.4.1.4 Aussteuerbereich.- 7.4.2 Kleinsignal-FET.- 7.4.2.1 Arbeitspunkteinstellung.- 7.4.2.2 Kleinsignalersatzschaltung.- 7.4.2.3 Grundschaltungen.- 7.4.2.4 Grenzfrequenz, Stabilität und Gewinn.- 7.4.2.5 Dual-Gate-FET.- 7.4.2.6 Rauschen von FETs.- 7.4.2.7 Entwicklungsstand von Kleinsignal-FETs.- 7.4.3 Leistungs-FETs.- 7.4.3.1 Kenngrö?en.- 7.4.3.2 Kleinsignal- und Gro?signal-Ersatzschaltung.- 7.4.3.3 Entwicklungsstand von Leistungs-FETs.- 7.5 Elektronen im Vakuum.- 7.5.1 Mittlere freie Weglänge von Elektronen im Vakuum.- 7.5.2 Bewegung von Elektronen in elektrischen Feldern.- 7.5.3 Bewegung von Elektronen in magnetischen Feldern.- 7.5.3.1 Ablenkung von Elektronen im Magnetfeld.- 7.5.3.2 Bündelung von Elektronenstrahlen durch ein axial gerichtetes Magnetfeld.- 7.5.4 Elektronenemission aus Glühkathoden. Sättigungsstromgesetz.- 7.5.5 Emission durch hohe Feldstärke an der Oberfläche (Feldemission).- 7.6 Hochvakuumröhren.- 7.6.1 Stromspannungskennlinien von Dioden. Raumladungsgesetz.- 7.6.2 Trioden. Barkhausen-Formel.- 7.6.3 Hochvakuumröhren für Mikrowellenverstärker.- 7.7 Analoge Hochfrequenz-ICs (Integrated Circuits).- 7.7.1 Einleitung.- 7.7.2 Schaltungsentwurf.- 7.7.3 Passive Bauelemente und Netzwerke.- 7.7.3.1 Leitungselemente (Distributive Elemente).- 7.7.3.2 Konzentrierte Elemente.- 7.7.3.3 Anpassungsnetzwerke, Filter und Koppler.- 7.7.4 Rechnergestützte Schaltungsentwicklung (CAD = Computer Aided Design).- 7.7.5 Technologie der Schaltungen.- 7.7.5.1 Hybridschaltungen.- 7.7.5.2 Monolithische Schaltungen auf GaAs.- 7.8 Digitale Hochfrequenz-ICs (Integrated Circuits).- 7.8.1 Einleitung.- 7.8.2 Grundlagen des Schaltungsentwurfs.- 7.8.3 Schaltungen für logische Grundfunktionen184.- 7.8.3.1 Dioden-Transistor-Logik (DTL).- 7.8.3.2 Transistor-Transistor-Logik (TTL).- 7.8.3.3 Emittergekoppelte Logik (ECL).- 7.8.3.4 Integrierte Injektionslogik (I2L).- 7.8.3.5 NMOS-Logik.- 7.8.3.6 Komplementäre MOS-Logik (CMOSL).- 7.8.3.7 FET-Logik mit Pufferschaltungen (BFL = Buffered FET Logic).- 7.8.3.8 Schottkydioden-FET-Logik (SDFL).- 7.8.3.9 Direkt gekoppelte FET-Logik (DCFL).- 7.8.4 Vergleich der Logikschaltungen.- 7.8.5 Anwendungsbeispiele.- 7.8.5.1 Frequenzteiler, Flipflops.- 7.8.5.2 Kombinatorische Logik, Arithmetische Grundschaltungen.- 7.8.5.3 Speicher mit direktem Zugriff (RAM).- 7.8.6 Technologie der Schaltungen.- 7.9 Literatur.- 8. Störungen und Rauschen.- 8.1 Rauschquellen.- 8.1.1 Grundbegriffe der Statistik.- 8.1.2 Schrotrauschen.- 8.1.2.1 Schrotrauschen in Vakuumdioden.- 8.1.2.2 Schrotrauschen in Halbleiterdioden.- 8.1.3 Thermisches Rauschen.- 8.1.3.1 Rauschen der Serien- oder Parallelschaltung von Widerständen auf verschiedenen Temperaturen.- 8.1.3.2 Rauschen eines Widerstandes mit Eigeninduktivität und Eigenkapazität.- 8.1.4 Weitere Rauschquellen.- 8.1.4.1 1/f-Rauschen.- 8.1.4.2 Generations- und Rekombinationsrauschen (G-R-Rauschen).- 8.1.4.3 Influenzrauschen.- 8.1.4.4 Stromverteilungsrauschen.- 8.2 Das Rauschen in der Schaltung.- 8.2.1 Der rauschende, lineare Vierpol.- 8.2.2 Leistungsgewinn, Rauschfaktor und Rauschzahl von Vierpolen.- 8.2.3 Die Rauschtemperatur von Vierpolen.- 8.2.4 Kettenschaltung rauschender Vierpole.- 8.2.5 Das Rauschma? und seine Bedeutung in Kettenschaltungen.- 8.3 Die Antennenrauschtemperatur.- 8.4 Beispiele.- 8.4.1 Rauschen einer bipolaren Transistorstufe und eines GaAs-MESFET.- 8.4.2 Dimensionierung einer Funkstrecke mit Rücksicht auf den Störabstand.- 8.4.3 Systemrauschtemperatur bei Berücksichtigung einer verlustbehafteten Leitung zwischen Antenne und Empfänger.- 8.5 Literatur.- 9. Verstärker.- 9.1 Kleinsignalverstärker.- 9.1.1 Grundschaltungen.- 9.1.3 Neutralisation.- 9.1.3.1 Neutralisation von Transistorverstärkern.- 9.1.3.2 Neutralisation von Röhrenverstärkern.- 9.1.4 Gleichstromverstärker und Operationsverstärker.- 9.1.5 RC-gekoppelte Verstärker.- 9.1.6 Übertragergekoppelte Verstärker.- 9.1.7 Selektive Verstärker.- 9.1.7.1 Einkreisverstärker.- 9.1.7.2 Mehrstufiger Selektiwerstärker.- 9.1.7.3 Verstärker mit verschieden abgestimmten Kreisen (Verstimmungsfilterverstärker).- 9.1.8 Reflexionsverstärker.- 9.1.8.1 Reflexionsverstärker mit Tunneldiode.- 9.1.8.2 Reflexionsverstärker mit Gunn-Elementen und Lawinenlaufzeitdioden.- 9.1.9 Leistungsanpassung und Stabilität.- 9.1.10 Kleinsignalverstärker mit Feldeffekttransistoren.- 9.1.10.1 Streuparameter eines GaAs-MESFET.- 9.1.10.2 Signalflu?diagramme.- 9.1.10.3 Leistungsgewinndefinitionen.- 9.1.10.3.1 Klemmenleistungsgewinn (power gain) G.- 9.1.10.3.2 Übertragungsgewinn (transducer power gain) Gt.- 9.1.10.3.3 Verfügbarer Leistungsgewinn (available power gain) GA.- 9.1.10.3.4 Einfügungsgewinn (insertion gain) GI.- 9.1.10.3.5 Maximaler Leistungsgewinn.- 9.1.10.4 Kreise konstanter Verstärkung.- 9.1.10.5 Stabilität.- 9.1.10.6 Entwurf von Mikrowellenverstärkern.- 9.1.11 Laser und Laserlicht.- 9.1.11.1 Festkörperlaser.- 9.1.11.2 C02-Laser.- 9.1.11.3 Halbleiterlaser.- 9.1.12 Optoelektronische Repeater.- 9.1.13 Integrierte Breitbandverstärker.- 9.1.13.1 Gegengekoppelte Verstärker.- 9.1.13.2 Verstärker mit Anpassungsnetzwerk.- 9.1.13.3 Verstärker mit Gleichstrom-(DC-)Kopplung.- 9.1.13.4 Gegentaktverstärker mit 3-dB-Richtkopplern.- 9.1.13.5 Kenndaten und Ausblick.- 9.1.14 Integrierte Schaltungen rauscharmer GaAs-FET-Verstärker.- 9.1.14.1 Schaltungsentwurf und Kenndaten.- 9.2 Gro?signalverstärker.- 9.2.1 Verzerrungsarme Endverstärker mit Transistoren.- 9.2.1.1 Eintakt-A-Verstärker.- 9.2.1.2 Gegentakt-A-Verstärker.- 9.2.1.3 Gegentakt-B-Verstärker.- 9.2.2 Sendeverstärker mit Transistoren.- 9.2.2.1 Der Entwurf von transistorisierten Sende- verstärkern.- 9.2.2.2 Die Dimensionierung von transistorisierten Sendeverstärkern.- 9.2.2.2.1 Impedanzanpassung.- 9.2.2.2.2 Anpa?schaltungen.- 9.2.2.2.3 Stabilität.- 9.2.3 Verzerrungsarme Endverstärker mit Feldeffekttransistoren (GaAsFET Power Amplifiers).- 9.2.3.1 Streuparameter.- 9.2.3.2 Gro;signaleigenschaften und nichtlineare Verzerrungen.- 9.2.3.2.1 Aussteuerungsabhangigkeit des Gewinns.- 9.2.3.2.2 Aussteuerungsabhéngigkeit der Intermodulation.- 9.2.3.2.3 Lastabhéngigkeit der Ausgangsleistung.- 9.2.3.2.4 Lastabhéngigkeit der Intermodulation.- 9.2.3.3 Anpassungsnetzwerke.- 9.2.3.3.1 L-Transformation.- 9.2.3.3.2 ?/4-Transformation.- 9.2.3.3.3 Verluste in Transformationsschaltungen.- 9.2.3.4 Leistungssummation (Power Combining).- 9.2.3.5 Verstärkerentwurf.- 9.2.4 Übersteuerte Leistungsverstärker (Sendeverstärker mit Röhren).- 9.2.4.1 A-Verstärker.- 9.2.4.2 B-und AB-Verstärker.- 9.2.4.3 C-Verstärker.- 9.2.5 Verstärkerklystron.- 9.2.6 Verstärker mit Wanderfeldröhren.- 9.3 Literatur.- 10. Oszillatoren (Schwingungserzeugung).- 10.1 Charakterisierung von selbsterregten Oszillatoren. Stabilitätskriterien.- 10.2.1 Tunneldioden-Oszillatoren.- 10.2.2 Elektronen-Transfer-Elemente (Gunn-Elemente) als Oszillatoren.- 10.2.3 Lawinenlaufzeit-Oszillatoren (Read-und IMPATT-Dioden).- 10.3 Zweipoloszillatoren mit Laufzeitröhren.- 10.3.1 Vielschlitzklystron (Extended Interaction Klystron oder EIO = Extended Interaction Oscillator).- 10.3.3 Magnetron.- 10.3.4 Gyrotron.- 10.4 Vierpoloszillatoren.- 10.4.1 Allgemeines.- 10.4.2 LC-Oszillatoren.- 10.4.3 Frequenzstabilität.- 10.4.3.1 Ursachen von Frequenzschwankungen.- 10.4.3.2 Kurz- und Langzeitstabilität.- 10.4.3.3 Phasensteilheit.- 10.4.4 Quarzoszillatoren.- 10.4.4.1 Der Quarz als Resonator. Achsen und Schnitte.- 10.4.4.2 Schwingungsformen von Schwingquarzen.- 10.4.4.3 Temperaturgang der Frequenz von Quarzen.- 10.4.4.4 Quarzersatzbild, Serien- und Parallelresonanz.- 10.4.4.5 Frequenzbereich und Schwingertyp.- 10.4.4.6 Oszillatoren mit AT-Grundton-Quarzen.- 10.4.4.7 Schaltungen für AT-Oberton-Quarze.- 10.4.4.8 Frequenzänderungen durch Ziehen der Quarzfrequenz.- 10.4.4.9 Schaltungen für Oszillatoren mit Quarzen anderer Schnitte.- 10.4.4.10 Einflu? der Quarzbelastung.- 10.4.5 RC-Oszillatoren (Schwingbedingung).- 10.4.6 RC-Oszillatoren mit frequenzabhängiger Mitkopplung.- 10.4.6.1 Phasensteilheit und Stabilitätsfaktor.- 10.4.6.2 Wien-Robinson-Oszillator.- 10.4.6.3 Oszillatoren mit RC-Abzweigschaltungen.- 10.4.7 RC-Oszillatoren mit frequenzabhängiger Gegenkopplung.- 10.4.7.1 RC-Oszillatoren mit überbnickten T-Schaltungen.- 10.4.7.2 RC-Oszillatoren mit Doppel-T-Schaltung.- 10.4.8 Stabilisierung der Schwingamplitude.- 10.4.9 Integrierte Schaltungen für GaAs-FET-Oszillatoren.- 10.4.9.1 Oszillator-Schaltungsentwurf.- 10.4.9.2 Oszillatoren mit dielektrischem Resonator.- 10.4.9.3 Kenndaten und Ausblick.- 10.4.10 Oszillatoren mit Oberflächenwellen-Resonatoren (OFW- oder SAW-Oszillatoren).- 10.4.10.1 Durch OFW-Eintor-Resonator stabilisierter Colpitts-Oszillator.- 10.4.10.2 Pierce-Oszillator mit OFW-Zweitor-Resonator.- 10.5 PLL-Oszillatoren.- 10.5.1 Grundsätzliches zur Phasenregelschleife.- 10.5.2 Grundschaltung des PLL-Oszillators.- 10.5.2.1 Spannungsgesteuerter Oszillator.- 10.5.2.2 Schaltungen zum Phasenvergleich (Phasendetektoren).- 10.5.2.3 Schleifenfilter (Loopfilter).- 10.5.3 Erzeugung eines Frequenzrasters.- 10.5.3.1 PLL mit umschaltbarem Vorteiler (2-modulus-Prescaler).- 10.5.3.2 Mehrfachschleifensynthesizer (Gekoppelte Phasenregelschleifen).- 10.5.3.3 PLL-Schaltungen mit nichtganzzahligen Teilerverhältnissen (Fractional-N-PLL).- 10.6 Direkte Digitale Frequenzsynthese (DDS).- 10.7 Literatur.- 11. Mischung und Frequenzvervielfachung.- 11.1 Einführung.- 11.2 Anwendungen der Mischung.- 11.2.1 Überlagerungsempfänger.- 11.2.2 Frequenzumsetzer für m- und dm-Wellen.- 11.3 Kombinationsfrequenzen bei nichtlinearen Bauelementen.- 11.3.1 Kleinsignaltheorie der Mischung.- 11.3.2 Aufwärtsmischung, Abwärtsmischung, Gleichlage, Kehrlage.- 11.4 Mischung mit Halbleiterdioden als nichtlinearen Widerständen.- 11.4.1 Kleinsignalersatzschaltbild der Halbleiterdiode.- 11.4.2 Leistungsbeziehungen von Page und Pantell.- 11.4.3 Mischung mit Serienschaltung der Steuerspannungen.Konversionsgleichungen.- 11.4.4 Betriebsleistungsverstärkung der Mischschaltung.- 11.4.5 Rauschfaktor des Mischers in Bandmitte.- 11.4.6 Fourier-Koeffizienten des Leitwerts bei geknickter Dioden Kennlinie. Eintaktmischer.- 11.4.7 Gegentakt- und Brückenmischer (Ringmodulator).- 11.4.8 Doppelgegentaktmischer.- 11.5 Mischung mit Halbleiterdioden als nichtlinearen Kapazitäten.- 11.5.1 Leistungsbeziehungen von Manley und Rowe.- 11.5.2 Mischung mit Parallelschaltung der Steuerströme.Konversionsgleichungen.- 11.5.3 Betriebsleistungsverstärkung des Reaktanzmischers.- 11.5.4 Rauschtemperatur des Reaktanzmischers.- 11.5.5 Optimierung von Reaktanzmischern.- 11.5.6 Reaktanzmischer bei hohen Frequenzen.- 11.6 Mischung mit Transistoren.- 11.7 Frequenzvervielfachung und-teilung.- 11.7.1 Frequenzvervielfacher für analoge Signale.- 11.7.2 Frequenzvervielfacher mit Sperrschichtvaraktor.- 11.7.3 Frequenzvervielfacher mit Speichervaraktor.- 11.7.4 Frequenzteiler für analoge Signale.- 11.7.5 Frequenzvervielfachung und -teilung digitaler Signale. Vergleich.- 11.8.1 Mischung mit GaAs-MESFETs.- 11.8.2 Mischer-Schaltungsentwurf.- 11.8.3 Kenndaten und Rückblick.- 12. Modulation, Tastung, Demodulation.- 12.1 Einführung.- 12.2.2 Amplitudenmodulationsverfahren.- 12.2.2.1 Amplitudenmodulation mit gesteuerten passiven Elementen.- 12.2.2.2 Amplitudenmodulation mit gesteuerten Röhren.- 12.2.3 Leistungssparende Amplitudenmodulationsverfahren.- 12.2.4.1 Synchrondetektor (Kohärentdetektor).- 12.2.4.2 Linearer Gleichrichter und Hüllkurvendetektor.- 12.2.5 Einseitenband-Amplitudenmodulation (EM).- 12.2.5.1 EM-Modulatoren.- 12.2.5.2 EM-Demodulation.- 12.2.6 Amplitudentastung.- 12.3 Winkelmodulation (Frequenz- oder Phasenmodulation).- 12.3.1 Grundbegriffe der Winkelmodulation.- 12.3.1.1 Phasenhub und Frequenzhub bei Winkelmodulation.- 12.3.1.2 Pendelzeigerdiagramm bei Winkelmodulation und Frequenzspektrum.- 12.3.2 Frequenzumtastung (FSK). Phasenumtastung (PSK).- 12.3.2.1 Pendelzeigerdiagramme bei Umtastung.- 12.3.2.2 Frequenzspektrum und Bandbreite bei Frequenzumtastung (FSK).- 12.3.2.3 Frequenzspektrum und Bandbreite bei Phasenumtastung (PSK).- 12.3.3 Harmonische Winkelmodulation.- 12.3.3.1 Pendelzeigerdiagramm. Frequenz-und Phasenhub.- 12.3.3.2 Frequenzspektrum und Bandbreite bei harmonischer Winkelmodulation.- 12.3.3.3 Unsymmetrisches Spektrum bei Winkelmodulation.- 12.3.3.4 Unterschied zwischen Frequenzmodulation und Phasenmodulation.- 12.3.4 Unterdrückung von Störungen bei gro?em Modulationsindex.- 12.3.5 Modulationsverfahren für Frequenzmodulation (FM).- 12.3.6 Modulationsverfahren für Phasenmodulation (PM).- 12.3.7 Demodulationsverfahren für winkelmodulierte Schwingungen.- 12.3.8 Anwendung mehrerer Modulationsarten (Stereo-Rundfunk-Norm).- 12.3.9 Quadraturmodulation (QAM).- 12.4 Pulsmodulation.- 12.4.1 Pulsmodulationsverfahren.- 12.4.2 Pulsdemodulationsverfahren.- 12.4.3 Zeitmultiplexverfahren.- 12.5 Frequenzspreizung.- 12.5.1 Bandbreite und Störabstand.- 12.5.2 Code-Spreizverfahren.- 12.5.3 Spreizcodes.- 12.5.4 Codemultiplex.- 12.6 Verhalten von amplitudenmodulierten und winkelmodulierten Systemen bei Rauschstörungen.- 12.6.2 Rauschen in amplitudenmodulierten Systemen.- 12.6.2.1 Rauschen beim Hüllendetektor.- 12.6.2.2 Rauschen beim Synchrondetektor.- 12.6.2.3 Vergleich der verschiedenen Amplitudenmodulationsverfahren.- 12.6.3 Rauschen in winkelmodulierten Systemen.- 12.7 Geräusch in pulsmodulierten Systemen.- 12.7.1 Wertkontinuierliche Pulsmodulationen.- 12.7.2 Wertdiskrete Modulationen.- 12.7.2.1 Detektion von binären Impulsen.- 12.7.2.2 Quantisierungsgeräusch.- 12.8 Digitale Modulationsverfahren in Funkübertragungssystemen.- 12.8.1 Intersymbolinterferenzfreie, bandbegrenzte Übertragung.- 12.8.2 Lineare Modulationsverfahren.- 12.8.2.1 Kohärente Phasenumtastverfahren.- 12.8.2.2 Phasenumtastung mit differentieller Zustandscodierung.- 12.8.2.3 Einflu? von Bandbegrenzung und Nichtlinearitäten auf die QPSK-Übertragung.- 12.8.3 Modulationsverfahren mit konstanter Hüllkurve.- 12.8.4 Einflu? der Mehrwegeausbreitung auf die Bitfehlerwahrscheinlichkeit.- 12.8.5 Vergleich der Bandbreite- und Leistungseffizienz.- 12.9 Literatur.- A. Integraltransformationen.- A.l Die Impulsfunktion ?(x).- A.2 Die Fourier-Transformation.- A.3 Lineare Systeme.- A.4 Die Hilbert-Transformation.- B. Die Radargleichung für Primärradar.- Literatur zu Anhang A.