Hochfrequenztechnik

Name: Hochfrequenztechnik | Grundlagen der mobilen Kommunikationstechnik
Brand: Hanser
Price: 39.99 EUR
Availability: OnlineOnly

Grundlagen der mobilen Kommunikationstechnik

Frank Gustrau(Author)

Hanser (Publisher)

4th Edition

Published on 8. December 2023

370 pages

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978-3-446-47922-7 (ISBN)

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Content

Intro
Vorwort
Inhalt
1 Einleitung
1.1 Hochfrequenzanwendungen
1.2 Frequenzbereiche
1.3 Hochfrequenztechnische Erscheinungen
1.3.1 Elektrisch kurze Leitungen
1.3.2 Leitungen mit einer Länge in der Größenordnung der Wellenlänge
1.3.3 Antennen und Abstrahlung elektromagnetischer Wellen
1.4 Ausblick auf die folgenden Kapitel
2 Elektromagnetische Felder und Wellen
2.1 Physikalische und mathematischeGrundlagen
2.1.1 Elektrostatische Feldgrößen
2.1.1.1 Elektrische Feldstärke und Spannung
2.1.1.2 Polarisation und relative Dielektrizitätszahl
2.1.1.3 Verhalten bei Wechselstrom
2.1.1.4 Dielektrische Verschiebungsdichte
2.1.1.5 Elektrische Feldenergie und Kapazität
2.1.2 Stationäre elektrische Strömungsfelder und magnetische Felder
2.1.2.1 Stromdichte, Leistungsdichte und Widerstand
2.1.2.2 Magnetische Feldstärke und magnetisches Vektorpotential
2.1.2.3 Magnetische Feldenergie und Induktivität
2.1.2.4 Lorentz-Kraft
2.1.3 Vektoranalytische Operatoren
2.1.3.1 Divergenz
2.1.3.2 Rotation
2.2 Maxwell'sche Gleichungen
2.2.1 Differentialform für allgemeine Zeitabhängigkeit
2.2.2 Differentialform für harmonische Zeitabhängigkeit
2.2.3 Integralform
2.2.4 Materialgleichungen
2.2.5 Verhalten an Materialgrenzen
2.3 Einteilung elektromagnetischer Feldprobleme
2.3.1 Statische Felder
2.3.2 Quasistatische Felder
2.3.3 Schnell veränderliche Felder
2.4 Skineffekt
2.5 Elektromagnetische Wellen
2.5.1 Wellengleichung und ebene Wellen
2.5.2 Polarisation
2.5.2.1 Lineare Polarisation
2.5.2.2 Zirkulare Polarisation
2.5.2.3 Elliptische Polarisation
2.5.3 Reflexion und Brechung an ebenen Grenzflächen
2.5.3.1 Senkrechter Einfall
2.5.3.2 Schräger Einfall
2.5.4 Kugelwellen
2.6 Zusammenfassung
2.7 Übungsaufgaben
3 Leitungstheorie und Signale auf Leitungen
3.1 Leitungstheorie
3.1.1 Ersatzschaltbild eines kurzen Leitungsstücks
3.1.2 Telegraphengleichung
3.1.3 Spannungs- und Stromwellen auf Leitungen
3.1.4 Einseitig abgeschlossene Leitung
3.1.5 Eingangsimpedanz einer abgeschlossenen Leitung
3.1.6 Verlustlose Leitungen
3.1.7 Leitungen mit geringen Verlusten
3.1.8 Verschiedene Leitungsabschlüsse einer verlustlosen Leitung
3.1.8.1 Angepasste Leitung
3.1.8.2 Kurzgeschlossene Leitung
3.1.8.3 Leerlaufende Leitung
3.1.8.4 Allgemeiner Abschluss
3.1.9 Verlustlose Leitungen als Impedanztransformatoren
3.1.9.1 Der Viertelwellenlängentransformator
3.1.9.2 Der Halbwellenlängentransformator
3.1.10 Reflexionsfaktor einer verlustlosen Leitung
3.1.11 Smith-Chart-Diagramm
3.2 Zeitsignale auf Leitungen
3.2.1 Sprungförmige Signale
3.2.1.1 Angepasste Quelle und angepasster Abschluss
3.2.1.2 Angepasste Quelle und fehlangepasster (resistiver) Abschluss
3.2.1.3 Angepasste Quelle und fehlangepasster (reaktiver) Abschluss
3.2.1.4 Fehlanpassung an Quelle und Last
3.2.2 Rechteckförmige Signale
3.3 Augendiagramm
3.4 Zusammenfassung
3.5 Übungsaufgaben
4 Wellenleiter
4.1 Überblick über technisch bedeutsame Leitungstypen
4.2 Koaxialleitungen
4.2.1 Induktivitätsbelag und Leitungswellenwiderstand
4.2.2 Dämpfung bei schwachen Verlusten
4.2.2.1 Metallische Verluste
4.2.2.2 Dielektrische Verluste
4.2.3 Nutzbarer Frequenzbereich
4.2.4 Anwendungsgebiete
4.3 Paralleldrahtleitung
4.3.1 Leitungswellenwiderstand
4.3.2 Anwendungsgebiete
4.4 Mikrostreifenleitungen (Microstrip)
4.4.1 Wellenwiderstand und effektive Permittivitätszahl
4.4.2 Dispersion und nutzbarer Frequenzbereich
4.4.3 Anwendungsgebiete
4.5 Streifenleitung (Stripline)
4.5.1 Leitungswellenwiderstand
4.5.2 Nutzbarer Frequenzbereich
4.5.3 Anwendungsgebiete
4.6 Rechteckhohlleiter
4.6.1 Allgemeine Überlegungen
4.6.2 Die Grundwelle
4.6.3 Höhere Wellentypen
4.6.4 Einsatzgebiete von Hohlleitern
4.6.5 Anregung von Hohlleiterwellen
4.6.6 Hohlraumresonatoren
4.7 SIW-Leitungen (Substrate-integratedwaveguide)
4.7.1 Aufbau und Kenngrößen
4.7.2 Leitungsübergang Microstrip-SIW
4.8 Dreileitersysteme
4.8.1 Gleich- und Gegentaktwellen
4.8.2 Leitungswellenwiderstände und Ausbreitungskonstanten
4.8.3 Leitungsabschluss
4.9 Übungsaufgaben
5 Streuparameter
5.1 Mehrtorgleichungen in Matrixform
5.2 Definition von Wellengrößen
5.3 Streuparameter und Leistung
5.4 Spezielle Eigenschaften von Schaltungen
5.4.1 Anpassung
5.4.2 Leistungsanpassung
5.4.3 Reziprozität (Übertragungssymmetrie)
5.4.4 Symmetrie
5.4.5 Verlustlosigkeit bei Passivität
5.4.6 Rückwirkungsfreiheit
5.4.7 Besondere Bedingungen bei Dreitoren
5.5 Berechnung von Streumatrizen
5.5.1 Reflexionsfaktoren
5.5.2 Transmissionsfaktoren
5.5.3 Umnormierung einer Streumatrix auf andere Torwiderstände
5.6 Signalflussmethode
5.7 Messung von Streuparametern
5.8 Übungsaufgaben
6 Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen
6.1 Konzentrierte Bauelemente
6.1.1 Widerstände
6.1.2 Kondensatoren
6.1.3 Spulen
6.2 Leitungsresonatoren
6.2.1 Halbwellenlängenresonator
6.2.2 Viertelwellenlängenresonator
6.3 Anpassschaltungen
6.3.1 LC-Anpassnetzwerke
6.3.2 Anpassung mit Leitungen
6.3.2.1 Viertelwellenlängentransformator
6.3.2.2 Stichleitung und Butterfly-Stubs
6.4 Filter mit konzentrierten Bauelementen
6.4.1 Klassischer LC-Filterentwurf mit Induktivitäten und Kapazitäten
6.4.2 Entwurf von Butterworth-Filtern
6.4.2.1 Filter mit Tiefpassverhalten
6.4.2.2 Filter mit Hochpassverhalten
6.4.2.3 Filter mit Bandpassverhalten
6.5 Leitungsfilter
6.5.1 Seitengekoppelte Filter (Edge-coupled-line-Filter)
6.5.2 Seitengekoppelte Filter (Hairpin-Filter)
6.5.3 Stepped-impedance-Filter
6.5.4 Metallisch geschirmte Filter (Gehäuseresonanzen)
6.5.5 Hohlleiterfilter
6.6 Zirkulatoren
6.7 Leistungsteiler
6.7.1 Wilkinson-Leistungsteiler
6.7.2 Leistungsteiler mit ungleicher Leistungsaufteilung
6.8 Branchline-Koppler
6.8.1 Konventioneller 3dB-Koppler
6.8.2 Ungleiche Leistungsaufteilung und Impedanztransformation
6.9 Rat-race-Koppler
6.10 Richtkoppler
6.11 Symmetrierglieder
6.12 Elektronische Schaltungen
6.12.1 Mischer
6.12.2 Verstärker und Oszillatoren
6.13 Moderne HF-Entwurfswerkzeuge
6.13.1 HF-Schaltungssimulatoren
6.13.2 Elektromagnetische 3D-Feldsimulation
6.14 Übungsaufgaben
7 Antennen
7.1 Grundbegriffe und Kenngrößen
7.1.1 Antennen als Wellentypwandler
7.1.2 Nahfeld und Fernfeld
7.1.3 Isotroper Kugelstrahler
7.1.4 Kenngrößen für das Strahlungsfeld einer Antenne
7.1.5 Anpassung und Bandbreite
7.2 Praktische Antennenbauformen
7.3 Mathematische Behandlung des Hertz'schen Dipols
7.4 Drahtantennen
7.4.1 Halbwellendipol
7.4.2 Monopol
7.4.3 Verkürzung von Monopolantennen
7.5 Schlitzantennen
7.6 Aperturstrahler und Hornantennen
7.6.1 Aperturstrahler
7.6.2 Hornantennen
7.7 Planare Antennen
7.7.1 Rechteckige Patch-Antenne
7.7.1.1 Abstrahlung eines Patch-Elementes
7.7.1.2 Resonanzfrequenz und Patch-Abmessungen
7.7.1.3 Speisung von Patch-Antennen
7.7.2 Patch-Antennen mit zirkularer Polarisation
7.7.3 Planare Dipol- und Inverted-F-Antennen
7.8 Gruppenantennen
7.8.1 Einzelcharakteristik und Gruppenfaktor
7.8.2 Phasengesteuerte Antennen
7.8.2.1 Lineare Anordnung der Antennenelemente
7.8.2.2 Flächige Anordnung der Antennenelemente
7.8.3 Beamforming
7.9 Weitere Antennenkonzepte
7.10 Übungsaufgaben
8 Funkwellen
8.1 Wellenausbreitungseffekte
8.1.1 Reflexion und Brechung
8.1.2 Absorption
8.1.3 Beugung
8.1.4 Streuung
8.2 Einfache Ausbreitungsszenarien
8.2.1 Freiraumausbreitung
8.2.2 Dämpfung von Wellen in Luft
8.2.3 Reflexion an Streuzielen (Radarrückstreuquerschnitt)
8.2.4 Doppler-Effekt
8.2.5 Ausbreitung über ebenem Grund (Zweiwegeausbreitung)
8.2.6 Richtfunkstrecken
8.2.7 Geschichtete Medien
8.3 Komplexe Umgebungen
8.3.1 Mehrwegeausbreitung
8.3.2 Clutter-Factor-Modell
8.3.3 Okumura-Hata-Model
8.3.4 Physikalische Modelle und numerische Feldberechnung
8.4 Zusammenfassung
8.5 Übungsaufgaben
A Anhang
A.1 Koordinatensysteme
A.1.1 Kartesisches Koordinatensystem
A.1.2 Zylinderkoordinatensystem
A.1.3 Kugelkoordinatensystem
A.2 Kenngrößen von Schwingkreisen
A.2.1 Serienschwingkreis
A.2.2 Parallelschwingkreis
A.3 Logarithmische Darstellung von technischen Größen
A.3.1 Dimensionslose Größen
A.3.2 Relative und absolute Pegel
A.3.3 Pegelplan einer Übertragungsstrecke
Formelzeichen und Abkürzungen
Literatur
Index

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