BWP516: Hochfrequenzschaltungstechnik (mit Praktikum)

Wahlpflichtmodule

BWP516: Hochfrequenzschaltungstechnik (mit Praktikum)

Kurzporträt BWP516: Hochfrequenzschaltungstechnik (mit Praktikum)
Worum geht es? In diesem Modul lernen Studierende, wie elektronische Schaltungen bei hohen Frequenzen entworfen und bewertet werden. Studierende beschäftigen sich mit elektromagnetischen Wellen, Leitungstheorie, Reflexion, Transmission, Streuparametern, Smith-Chart, Anpassungsschaltungen, Filtern, Verstärkern und Oszillatoren. Im Praktikum überprüfen Studierende Hochfrequenzschaltungen funktional und berücksichtigen dabei Effekte wie Rauschen und Abstrahlung.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden benötigt, um Hochfrequenzschaltungen für Funk-, Mess-, Sensor-, RFID- oder Lokalisierungssysteme zu realisieren. Die Kompetenzen helfen dabei, Bauelemente und Schaltungen nicht nur ideal, sondern unter realen Hochfrequenzbedingungen zu beurteilen.
Wieso ist es interessant? Bei hohen Frequenzen verhalten sich Leitungen und Bauelemente oft anders als in einfachen Grundschaltungen. Das Modul zeigt, warum Hochfrequenztechnik eigene Denkweisen und Entwurfswerkzeuge braucht.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Gholamreza Alirezaei

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Gholamreza Alirezaei

Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Maschinenbau
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Wahlpflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

jährlich

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

High-Frequency Circuit Design

Empfohlene Voraussetzungen
  • BET202: Analoge Signale und Systeme: analoge Signalpfade, Frequenzverhalten, Übertragungsfunktionen und Spektren.
  • BET403: Regelungstechnik: Systemtheorie, Stabilitätsbetrachtungen und dynamisches Verhalten technischer Systeme.
  • BET101: Mess- und Sensortechnik: Messschaltungen, Sensorprinzipien und messtechnische Bewertung technischer Signale.
  • BET102: Halbleiterbauelemente und Grundschaltungen: Halbleiterbauelemente, Kennlinien, Ersatzschaltbilder und analoge Grundschaltungen.
  • BET103: Operationsverstärker und Filter: Operationsverstärker, aktive Filter, Frequenzverhalten und Stabilitätsbewertung.
  • BET104: Fortgeschrittene Schaltungstechnik: komplexere analoge Schaltungen, Stabilisierung, Anpassung, Wandler und Leistungsverstärker.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können analoge Hochfrequenzschaltungen einordnen, modellieren, analysieren und funktional überprüfen.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • Leitungs- und Mikrowellenbauelemente dimensionieren und einsetzen,
  • Streuparameter für die Berechnung von Ein- und Ausgangssignale nutzen,
  • Leistungsteiler und Zirkulatoren, sowie Resonatoren und Filter realisieren,
  • die Auswirkungen von Rauschen berücksichtigen,
  • rauscharme Hochfrequenzverstärker von Hochfrequenzleistungsverstärker differenzieren,
  • Hochfrequenzoszillatoren auslegen.
WOZU

Studierende verwenden die erworbenen Kompetenzen, um Hochfrequenzschaltungen unter Berücksichtigung von Rauschen und Abstrahlung elektromagnetischer Wellen zu realisieren und bewerten zu können.

Inhalte
  • Grundlagen zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen,
  • Leitungstheorie, Reflektion, Transmission, Streuparameter und Smiths-Chart,
  • Hochfrequenzverhalten von konventionellen Bauelementen, Übergang zu den Leitungs- und Mikrowellenbauelementen,
  • Anpassungsschaltungen, Leistungsteiler, Zirkulator, Resonatoren und Filter,
  • Grundlagen zu Rauschen, Rauschzahl, Bauelemente- und Antennenrauschen,
  • Grundlagen zu Hochfrequenztransistorverstärker,
  • Grundlagen zu Hochfrequenzoszillatoren.
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • Holger Heuermann: Hochfrequenztechnik: Komponenten und Mess-, Funk-, RFID- sowie Lokalisierungssysteme; Springer 2023.
  • Holger Heuermann: Mikrowellentechnik: Feldsimulation, nichtlineare Schaltungstechnik, Komponenten und Subsysteme, Plasmatechnik, Antennen und Ausbreitung; Springer 2023.
  • Frieder Strauß: Grundkurs Hochfrequenztechnik: Eine Einführung; Springer 2017.
  • David M. Pozar: Microwave Engineering: Theory and Techniques; Wiley 2021.
  • Christopher Bowick, John E. Blyler, Cheryl J. Ajluni: RF Circuit Design; Elsevier 2007.