Höchstfrequenztechnik: Grundlagen, Schaltungstechnik, Messtechnik, planare Antennen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2001
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 660 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3540417907 |
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GREGOR GRONAU
HOECHSTFREQUENZTECHNIK
GRUNDLAGEN, SCHALTUNGSTECHNIK, MESSTECHNIK, PLANARE ANTENNEN
MIT 332 ABBILDUNGEN
SPRINGER
2008
AGI-INFORMATION MANAGEMENT CONSULTANTS
MAY BE USED FOR PERSONAL PURPORSES ONLY OR BY
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NETWORK.
CEICHNIS
DIE BESCHREIBUNG EINER KOMMUNIKATIONS VERBINDUNG 7
DER EMPFAENGER ALS BEISPIEL EINER HF-SCHALTUNG 11
I ZUR FELDBERECHNUNG 26
DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN 26
LEISTUNG, ENERGIE UND POYNTINGVEKTOR 28
LOESUNG DER MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN 30
2.3.1 ALLGEMEINE LOESUNG DER WELLENGLEICHUNG 33
HARMONISCHE ZEITABHAENGIGKEIT DER FELDER 34
STETIGKEITSBEDINGUNGEN FUER FELDGROESSEN 36
IING FIKTIVER MAGNETISCHER QUELLEN 37
HUYGENSSCHE PRINZIP 45
; 47
ZIPROZITAETSGESETZ 47
HER 53
FELDVERTEILUNG IN WELLENLEITERN 55
3.1.1 LOESUNG DER HOMOGENEN WELLENGLEICHUNG 56
\ 3.1.1.1 LOESUNG IN KARTESISCHEN KOORDINATEN 59
3.1.1.2 LOESUNG IN ZYLINDERKOORDINATEN 61
3.1.2 KLASSIFIZIERUNG DER FELDTYPEN 62
3.1.2.1 DIE TEM-WELLE 63
3.1.2.1.1 DIE WELLENZAHL DER TEM-WELLE 64
*TOEELLENAUSBREITUNG AUF TEM-LEITUNGEN 67
3.2.1 DIE IDEALE KOAXIALLEITUNG 69
3.2.2 STROEME UND SPANNUNGEN AUF DER TEM-LEITUNGEN 76
3.2.3 DAS ERSATZSCHALTBILD DER TEM-LEITUNG 85
DIE SCHWACH VERLUSTBEHAFTETE LEITUNG 92
3.3.1 DIE BERECHNUNG DER LEITERVERLUSTE, DER EBENE SKINEFFEKT . . 93
3.3.2 LEITUNGSERSATZSCHALTBILD FUER SCHWACHE VERLUSTE 101
TFCITUNGSTHEORIE 102
3,4.1 BETRACHTUNG DER LEITUNGSKENNGROESSEN 104
DK LEITUNG ALS SCHALTUNGSELEMENT 108
5.1 DER K/4-TRANSFORMATOR U3
5.2 DAS KURZE LEITUNGSELEMENT 114
5-3 DIE LEERLAUFENDE ODER KURZGESCHLOSSENE LEITUNG 116
3.5.3.1 DIE LEERLAUFENDE LEITUNG 116
3.5.3.1.1 DIE KURZE LEERLAUFENDE LEITUNG 117
3.5.3.1.2 DIE LEERLAUFENDE LEITUNG DER LAENGE =
I\ 117
INHALTSVERZEICHNIS
3.5.3.2 DIE KURZGESCHLOSSENE LEITUNG 120
3.5.3.2.1 DIE KURZE KURZGESCHLOSSENE LEITUNG . . 120
3.5.3.2.2 DIE KURZGESCHLOSSENE LEITUNG DER LAEN-
GEL = I$ 121
4 WELLENGROESSEN 125
4.1 LEISTUNGSWELLEN AUF LEITUNGEN 125
4.1.1 LEISTUNGSTRANSPORT AUF LEITUNGEN 131
4.1.2 DIE LEITUNG ALS ZWEITOR 132
4.2 EINTORPARAMETER 133
4.2.1 EINTORPARAMETER DER ABSCHLUSSIMPEDANZ 134
4.2.2 EINTORPARAMETER DER QUELLE 135
4.3 ZWEITORPARAMETER 138
4.3.1 STREUMATRIX DES ZWEITORS 138
4.3.2 KETTENSTREUMATRIX DES ZWEITORS 141
4.3.2.1 BERECHNUNG DER KETTENSTREUPARAMETER AUS DEN
STREUPARAMETERN 142
4.3.2.2 BERECHNUNG DER STREUPARAMETER AUS DEN KETTEN-
STREUPARAMETERN 143
4.4 STREUPARAMETER DES N-TORS 144
4.4.1 N-TOR EIGENSCHAFTEN 147
4.4.1.1 REZIPROKE N-TORE 147
4.4.1.2 VERLUSTLOSE N-TORE 150
4.4.2 PRINZIPIELLES VERHALTEN TECHNISCHER N-TORE 152
4.4.2.1 EINTORE 152
4.4.2.1.1 LEERLAUF 152
4.4.2.1.2 KURZSCHLUSS 153
4.4.2.1.3 REFLEXIONSFREIER ABSCHLUSS, WELLENSUMPF 154
4.4.2.2 2-TORE 156
4.4.2.2.1 LEITUNG 157
4.4.2.2.2 DER WELLENWIDERSTANDSSPRUNG 158
4.4.2.2.3 QUERADMITTANZ, LAENGSIMPEDANZ . 160
4.4.2.2.4 PHASENSCHIEBER 163
4.4.2.2.5 DAEMPFUNGSGLIEDER 164
4.4.2.2.6 FILTER 165
4.4.2.2.7 ANPASSUNGSNETZWERKE 166
4.4.2.2.8 UEBERGAENGE, WELLENTYPWANDLER 167
4.4.2.2.9 RICHTUNGSLEITER 168
4.4.2.2.10 DIODEN 168
4.4.2.2.11 DETEKTOREN 169
4.4.2.2.12 DIE WELLENQUELLE ALS ZWEITOR 170
4.4.2.3 3-TORE 176
4.4.2.3.1 DIE VERZWEIGUNG 176
4.4.2.3.2 DIE MESSLEITUNG 178
SRZEICHNIS
XI
4.4.2.3.3 DER ZIRKULATOR 179
4.4.2.3.4 TRANSISTOREN 180
4.4.2.4 4-TORE 183
4.4.2.4.1 KREUZVERZWEIGUNG, LEITUNGSKREUZUNG . 183
4.4.2.4.2 DIE GEKOPPELTE LEITUNG 183
4.4.2.4.3 KOPPLER 184
F VERFAHREN ZUR SCHALTUNGSANALYSE 190
5.1 ANALYSE MIT HILFE DES SIGNALFLUSSDIAGRAMMS 190
5.1.1 GRUNDLAGEN ZUR ANALYSE VON SIGNALFLUSSDIAGRAMMEN . 192
5.1.2 LEISTUNGSANPASSUNG 200
R.5.2 SCHALTUNGSENTWURF MIT HILFE DES SMITH-CHARTS 202
5.2.1 HERLEITUNG DES SMITH-CHARTS 202
F5.3 SCHALTUNGSANALYSE IM SMITH-CHART 209
5.3.1 SPANNUNGS-UND STROMVERTEILUNG AUF DER LEITUNG 211
IC 5.3.2 BEISPIELE ZUR SCHALTUNGSANALYSE (ANPASSUNGSNETZWERKE) . . 214
5.3.2.1 ANALYSE EINES X/4-TRANSFORMATORS 214
5.3.2.2 ANALYSE EINER SCHALTUNG MIT EINER STICHLEITUNG . . 217
(SA ZWEITORANALYSE 219
5.4.1 LEISTUNGSVERSTAERKUNG 225
5.4.1.1 UNILATERALE LEISTUNGSVERSTAERKUNG 225
5.4.1.2 VERFUEGBARE LEISTUNGSVERSTAERKUNG 226
5.4.2 STABILITAET VON ZWEITOREN 232
5.4.3 RAUSCHEN 243
|F 5.4.3.1 RAUSCHEN ALS ERGODISCHER PROZESS 244
5.4.3.1.1 EINFUEHRUNG DER KORRELATIONSFUNKTION . . 244
5.4.3.1.2 EINFUEHRUNG DES KORRELATIONSSPEKTRUMS . 245
|? 5.4.3.2 DER RAUSCHENDE ZWEIPOL 249
FF. 5.4.3.3 DIE THEORIE RAUSCHENDER ZWEITORE 252
5.4.3.4 DIE RAUSCHZAHL DES ZWEITORS 256
5.4.3.5 RAUSCHZAHL VON KASKADIERTEN ZWEITOREN 258
5.4.3.6 BERECHNUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN VON ZWEITOREN 259
5.4.3.7 DER AEQUIVALENTE RAUSCHVIERPOL ALS WELLENVIERPOL . 267
5.4.3.7.1 BERECHNUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN AUS
DER WELLENDARSTELLUNG 272
5.4.3.8 ANALYSE RAUSCHENDER ZWEITORE MIT KORRELATIONS-
SPEKTREN 277
/STREIFENLEITUNGSTECHNIK 288
6.1 EINFUEHRUNG 288
K6.2 AUFBAU VERSCHIEDENER STREIFENLEITUNGSBAUFORMEN 289
?6.3 MATERIALIEN ZUR HERSTELLUNG VON STREIFENLEITUNGEN 290
6.3.1 SUBSTRATMATERIALIEN 291
6.3.2 LEITERMATERIALIEN 292
XII INHALTSVERZEICHNIS
6.4 WELLENTYPEN AUF STREIFENLEITUNGEN 293
6.4.1 TEM-WELLEN 293
6.4.2 HYBRIDE WELLEN UND QUASI-TEM-WELLEN 293
6.4.3 GRUNDWELLEN UND HOEHERE WELLENTYPEN 294
6.5 QUASI-TEM-VERHALTEN DER MIKROSTREIFENLEITUNG 295
6.5.1 BERECHNUNG VON E
V
//UND ZW 298
6.5.1.1 STATISCHE ANALYSE DER MIKROSTREIFENLEITUNG . 299
6.5.1.2 DYNAMISCHE ANALYSE DER MIKROSTREIFENLEITUNG . . 301
6.5.2 MAGNETISCHES WANDMODELL 305
6.5.3 DAEMPFUNG AUF DER MIKROSTREIFENLEITUNG 307
6.6 MIKROSTREIFENLEITUNGS-DISKONTINUITAETEN 307
6.6.1 LEERLAUFENDE MIKROSTREIFENLEITUNG 308
6.6.2 KURZSCHLUSS 314
6.6.3 WELLENWIDERSTANDSSPRUNG 314
6.6.4 LEITUNGSKNICK 316
6.6.4.1 SYMMETRISCHER, RECHTWINKLIGER LEITUNGSKNICK . . 317
6.6.5 SPALT IN DER MIKROSTREIFENLEITUNG 317
6.6.6 RECHTWINKLIGE VERZWEIGUNG, T-VERZWEIGUNG 318
6.6.7 KREUZVERZWEIGUNG 320
6.7 DIE GEKOPPELTE MIKROSTREIFENLEITUNG 320
6.8 MIKROSTREIFENLEITUNGSKOMPONENTEN 325
6.9 KONZENTRIERTE MIKROSTREIFENLEITUNGSBAUELEMENTE 327
6.9.1 SPULEN IN MIKROSTREIFENLEITUNGSTECHNIK 327
6.9.2 KONDENSATOREN IN MIKROSTREIFENLEITUNGSTECHNIK 328
6.10 MIKROSTREIFENLEITUNGSRESONATOR ALS STRAHLERELEMENT 329
7 ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 332
7.1 HALBLEITERDIODEN 333
7.1.1 SCHOTTKY-DIODE 333
7.1.1.1 BESTIMMUNG DER ERSATZSCHALTBILDELEMENTE . 336
7.1.2 VARAKTORDIODE 341
7.1.3 PIN-DIODE 341
7.1.4 TUNNELDIODE, TUNNEL-EFFEKT 342
7.1.5 BACKWARD-DIODE 343
7.1.6 GUNN-DIODE (GUNN-ELEMENT) 343
7.1.7 IMPATT-DIODE 344
7.2 TRANSISTOREN 344
7.2.1 BIPOLARTRANSISTOREN 345
7.2.2 FELDEFFEKTTRANSISTOREN 348
8 HF-MESSTECHNIK 349
8.1 STREUPARAMETERMESSTECHNIK 349
8.1.1 DARSTELLUNG DER MESSPRINZIPIEN 351
8.1.2 VORSTELLUNG VON FEHLERMODELLEN UND KALIBRIERTECHNIKEN . . 369
SVERZEICHNIS XIII
H
8.1.3 EINTOR-KALIBRIERUNG (SOL; SHORT, OPEN, LOAD) 369
8.1.4 ZWEITOR-KALIBRIERUNG 378
F. 8.1.4.1 FEHLERMODELLE 378
I 8.1.4.1.1 12-TERM FEHLERMODELL 378
8.1.4.1.2 8-TERM FEHLERMODELL 380
I- 8.1.4.1.3 UEBERFUEHRUNG DES 8-TERM FEHLERMODELLS
}* IN DAS 12-TERM FEHLERMODELL 380
F 8.1.4.2 SOLT-KALIBRIERUNG 381
I 8.1.4.2.1 CHARAKTERISIERUNG DES MESSOBJEKTES . . . 382
T 8.1.4.3 TRL(LRL)-KALIBRIERUNG 389
8.1.4.3.1 BESCHREIBUNG DES TRL(LRL)-VERFAHRENS 390
! 8.1.4.3.2 CHARAKTERISIERUNG DER FEHLERZWEITORE . . 393
S 8.1.4.3.3 ANMERKUNGEN ZUR TRL-KALIBRIERUNG . . 399
: 8.1.4.3.4 CHARAKTERISIERUNG UNBEKANNTER MESSOB-
JEKTE 402
* 8.1.4.3.5 DIMENSIONIERUNG DER LAENGE DES LINE-
STANDARDS 404
8.1.4.3.6 BEZUGSEBENENVERSCHIEBUNG 405
8.1.4.4 TRM(LRM)-KALIBRIERUNG 408
8.1.4.5 KALIBRIERUNG MIT HILFE DER ZEITBEREICHSOPTION . . 414
-8.2 RAUSCHZAHLMESSTECHNIK 426
8.2.1 DIE EINFUEHRUNG DER EFFEKTIVEN RAUSCHTEMPERATUR T
E
427
8.2.2 KALIBRIERUNG DES RAUSCHZAHLMESSGERAETES 428
8.2.3 DIE MESSTECHNISCHE BESTIMMUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN . . 430
8.2.3.1 BESTIMMUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN AUS RAUSCH-
ZAHLMESSUNGEN 431
8.2.3.1.1 DIE DIREKTE MESSUNG VON F
OPT
UND _R S,
OP
T 431
8.2.3.1.2 DIE BERECHNUNG VON F
OPT
UND _RS,O
P
T
AUS MEHREREN RAUSCHZAHLMESSUNGEN . . 432
8.2.3.2 DIE BESTIMMUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN AUS
RAUSCHLEISTUNGSMESSUNGEN 434
8.2.4 BESCHREIBUNG EINES RAUSCHPARAMETERMESSSYSTEMS 437
ANTENNEN 442
9.1 EINFUEHRUNG 442
9.2 UEBERSICHT UEBER PLANARE ANTENNENSTRUKTUREN 443
9.2.1 MIKROSTREIFENLEITUNGSANTENNE 443
9.2.2 ANTENNEN AUF DER BASIS DER KOPLANAR-STREIFENLEITUNG . 446
9.2.3 ANTENNEN AUF DER BASIS DER *SUSPENDED STRIP"-LEITUNG . . . 446
9.2.4 FINLEITUNGSANTENNEN 447
9.3 GRUNDLAGEN ZUR ANTENNENBERECHNUNG 448
9.3.1 ANTENNEN IM UEBERTRAGUNGSSYSTEM 448
9.3.2 EIGENSCHAFTEN ELEMENTARER STRAHLERTYPEN 450
9.3.2.1 HERTZSCHER DIPOL 450
XIV INHALTSVERZEICHNIS
9.3.2.1.1 STRAHLUNGSFELD DES HERTZSCHEN DIPOLS . 450
9.3.2.1.2 STRAHLUNGSWIDERSTAND DES HERTZSCHEN
DIPOLS 464
9.3.2.2 DER IDEALE LINEARE STRAHLER 465
9.3.2.2.1 STRAHLUNGSDIAGRAMM DES IDEALEN, LINEA-
REN STRAHLERS 469
9.3.2.2.2 KENNGROESSEN DES IDEALEN LINEAREN STRAHLERS470
9.3.2.3 DER FALTDIPOL 474
9.3.3 DER IDEALE LINEARE STRAHLER ALS EMPFANGSANTENNE 477
9.3.4 POLARISATION 481
9.3.5 DIE WIRKSAME ANTENNENFLAECHE 484
9.4 STRAHLERGRUPPEN 486
9.4.1 BESCHREIBUNG DES FERNFELDES PLANARER GRUPPENANTENNEN . . 487
9.4.1.1 ANTENNEN MIT GLEICHEN STRAHLERABSTAENDEN 492
9.4.1.1.1 ANTENNEN MIT KONSTANTER AMPLITUDEN-
BELEGUNG 493
9.4.1.1.2 ANTENNEN MIT NICHT KONSTANTER AMPLI-
TUDENBELEGUNG 495
9.4.1.2 ANTENNEN MIT UNGLEICHEN STRAHLERABSTAENDEN . . . 497
9.5 STREIFENLEITUNGSANTENNEN 498
9.5.1 DER STREIFENLEITUNGSRESONATOR ALS STRAHLERELEMENT 499
9.5.1.1 STRAHLUNGSEIGENSCHAFTEN DES AE./2-RESONATORS . . . 500
9.5.1.2 IMPEDANZVERHALTEN DES STREIFENLEITUNGSRESONATORS 515
9.5.1.2.1 ENTWICKLUNG DES INNEREN FELDES NACH
EIGENFELDTYPEN 518
9.5.1.2.2 DAS LEITUNGSERSATZSCHALTBILD 522
9.5.1.2.3 IMPEDANZBERECHNUNG MIT HILFE DES
SPEKTRALBEREICHSVERFAHRENS 528
9.5.1.2.3.1 BERECHNUNG DER GREENSCHEN
DYADE 531
9.5.1.2.3.2 BERUECKSICHTIGUNG ELEKTRISCHER
STROEME ALS QUELLEN 541
9.5.1.2.3.3 BERUECKSICHTIGUNG MAGNETISCHER
STROEME ALS QUELLEN 543
9.5.1.2.3.4 EINGANGSIMPEDANZ DES X/2-
RESONATORS 546
9.5.1.2.3.5 DAS FERNFELD DES V2-RESONATORS 555
9.5.2 STRAHLERGRUPPEN IN MIKROSTREIFENLEITUNGSTECHNIK 563
9.5.2.1 KONZEPTE FUER STREIFENLEITUNGSANTENNEN 563
9.5.2.1.1 ANTENNEN MIT GLEICHEN STRAHLERABSTAENDEN 563
9.5.2.1.2 ANTENNEN MIT UNGLEICHEN STRAHLERAB-
STAENDEN 568
9.5.2.2 VERKOPPLUNG VON STREIFENLEITUNGSRESONATOREN . . . 571
: INHALTSVERZEICHNIS
XV
* R.
?
US*
X
'
'T
9.5.2.2.1 BESCHREIBUNG EINER REALEN GRUPPENAN-
TENNE 572
9.5.2.2.1.1 BESTIMMUNG DER IMPEDANZMA-
TRIX DER STRAHLERGRUPPE 574
9.5.2.2.1.2 FERNFELD VERKOPPELTER STRAHLER . 578
9.5.2.2.1.3 ERGEBNISSE ZUR VERDEUTLICHUNG
DER VERKOPPLUNG 579
9.5.3 SONDERBEITRAEGE DER STREIFENLEITUNGS-ANTENNENTECHNIK . . . . 585
*, GRUNDLAGEN DER VEKTORANALYSIS 596
' A.L EINFUEHRUNG 596
A.L.L DAS SKALARE FELD 596
A.1.2 DAS VEKTORFELD 596
A.1.3 KOORDINATENSYSTEME 598
A.2 EIGENSCHAFTEN SKALARER FELDER 599
A.2.1 DER GRADIENT EINES SKALAREN FELDES 599
A.3 EIGENSCHAFTEN VON VEKTORFELDERN 603
A.3.1 DIE DIVERGENZ 603
A.3.1.1 SATZ VON GAUSS 606
A.3.1.2 SAETZE VON GREEN 607
A.3.2 DIE ROTATION 608
A.3.2.1 SATZ VON STOKES 613
A.4 DIFFERENTIELLE OPERATOREN 614
N
A.5 ZUSAMMENSTELLUNG MATHEMATISCHER FORMELN 615
A.5.1 ALLGEMEINE VEKTORRECHNUNG 615
* A.5.2 KOORDINATENSYSTEME 615
A.5.2.1 KARTESISCHE KOORDINATEN (X, Y, Z) 615
A.5.2.2 ZYLINDERKOORDINATEN (R, A, Z) 616
A.5.2.3 KUGELKOORDINATEN (R, F , OC) 617
A.5.3 INTEGRALSAETZE 618
A.5.4 UMFORMUNGEN DER DIFFERENTIALOPERATOREN 619
A.5.4.1 UMFORMUNGEN DES GRADIENTEN 619
A.5.4.2 UMFORMUNGEN DER DIVERGENZ 619
A.5.4.3 UMFORMUNGEN DER ROTATION 619
B ZWEITORPARAMETER 620
B.L BESTIMMUNG DER MATRIZENELEMENTE 621
B.L.L BESTIMMUNG DER IMPEDANZPARAMETER 621
B.L.2 BESTIMMUNG DER ADMITTANZPARAMETER 622
B.L.3 BESTIMMUNG DER KETTENPARAMETER 623
B.2 UMRECHNUNG DER ZWEITORPARAMETER 623
B.3 EINFACHE ZWEITORERSATZSCHALTUNGEN 625
B.3.1 DIE T-ERSATZSCHALTUNG 626
B.3.2 DIE N-ERSATZSCHALTUNG 627
XVI INHALTSVERZEICHNIS
B.4 ZUSAMMENSCHALTUNG VON ZWEITOREN 627
B.4.1 REIHENSCHALTUNG 628
B.4.2 PARALLELSCHALTUNG 629
B.4.3 KETTENSCHALTUNG 631
B.5 REZIPROZITAET BEI ZWEITOREN 632
C ANTENNENKENNGROESSEN 634
C. 1 RICHTCHARAKTERISTIK, STRAHLUNGSDIAGRAMM 634
C.2 POLARISATION 634
C.3 HAUPTSTRAHLRICHTUNG 635
C.4 HALBWERTSBREITE, OEFFNUNGSWINKEL, HAUPTKEULENBREITE 635
C.5 NEBENMAXIMUM, NEBENZIPFEL 635
C.6 NEBENZIPFELAMPLITUDE 635
C.7 STRAHLUNGSDICHTE 635
C.8 ABGESTRAHLTE LEISTUNG 636
C.9 STRAHLSTAERKE, STRAHLUNGSINTENSITAET 636
CIO AEQUIVALENTER RAUMWINKEL 636
C.LL RICHTFAKTOR, DIRECTIVITY 637
C.12 WIRKUNGSGRAD 637
C.13 GEWINN 637
C.14 ANTENNENWIRKFLAECHE 637
C.15 UEBERTRAGUNGSFAKTOR EINER UEBERTRAGUNGSSTRECKE 638
D GREENSCHEN DYADEN 639
LITERATURVERZEICHNIS 643
STICHWORTVERZEICHNIS 655 |
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