Circuits and building blocks of RF and Microwave Technology - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Elektrotechnik 1 und 2, Hochfrequenztechnik 1 und 2, Elektromagnetische Wellen

Die Studierenden wiederholen Grundkenntnisse der Festkörperelektronik und Schaltungstechnik und stellen sie in den Zusammenhang mit den Merkmalen aktiver und passiver HF-Schaltungselemente. Sie verwenden und vertiefen diese Kenntnisse für schaltungstechnische Anwendungen. Sie erfassen spezifische Leistungsmerkmale und Nutzungskriterien; sie ermitteln und bewerten technologische Entwicklungen. Praktische Übungen zum Mikrowellen-CAD führen die Erkenntnisse zusammen, so dass die Studierenden konkrete schaltungstechnische Randbedingungen zu beurteilen vermögen. Die Studierenden erkennen Zusammenhänge der Mikrowellenelektronik mit Antennen, Funksystemen und der Nachrichtentechnik einerseits sowie der Halbleiterelektronik und Nanotechnologie andererseits. Sie vermögen diese Zusammenhänge anwendungsspezifisch zu bewerten.

Fachkompetenzen: Natur- und ingenieurwissenschaftliche Grundlagen, frühzeitige Einbindung von Entwicklungstendenzen, neueste Techniken und Methoden.

Methodenkompetenz: Systematisches Erschließen und Nutzen des Fachwissens und Dokumentation von Arbeitsergebnissen; CAD.

Systemkompetenzen: Verstehen der Arbeitsweise von Schaltungen, Randbedingungen ihrer Funktion und rechnergestützte Simulation; fachübergreifendes, systemorientiertes Denken.

Sozialkompetenzen: Kommunikation, Teamwork, Präsentation; Erkennen und Analyse gesellsch. Bedürfnisse, Schnittstellen techn. Problemstellungen zur Gesellschaft.

1. Einführung: Bedeutung und Zielsetzung, Übersicht über Bauelemente und jüngere Entwicklungen

2. Schaltungen der HF- und Mikrowellentechnik: Beschreibung von Zweitoren durch S-Parameter

3. Transistoren: Bipolare Transistoren, Feldeffekt-Transistoren, Transistor-Schaltungen

4. Varaktoren: PN- und MIS-Dioden

5. Varistoren: Schottky-Dioden, PIN-Dioden

6. Mikro-Elektromechanische Systeme (MEMS): Aufbau, Eigenschaften, Anwendungsbereiche

7. Aktive Zweitorbauelemente: Tunneldioden, Lawinen-Laufzeit (IMPATT) Dioden, Elektronentransfer (Gunn) – Elemente

8. Vakuumelektronische Bauelemente (Röhren): Dichtegesteuerte Elektronenröhren, Klystrons, Wanderfeldröhre, Magnetron, Karzinotron, Lauffeldröhren

Vorlesungsbegleitend: Praktische Übungen am PC zur Schaltungssimulation mit Agilent ADS: Lineare Modellierung im Frequenzbereich, Layoutgenerierung, Schaltungsoptimierung, nichtlineare Analyse (Harmonic Balance), Transienten­analyse im Zeitbereich, Momentenmethode

Moodle Kurs

Animierte Beamer-Präsentation, interaktive Entwicklung der Inhalte, Tafel als ergänzendes Medium

Illustrationen zur Vorlesung (in elek­tronischer Form verfügbar)

Hinweise zur persönlichen Vertiefung

Identifikation vorlesungsübergreifender Zusammenhänge

Online-Dokumentation zu Agilent ADS

Lehr- und Spezialbücher

O. Zinke, H. Brunswig, „Hochfrequenztechnik 2“, Springer, 1999.

H.J. Michel, „Zweitoranalyse mit Leistungswellen“, Teubner Studienbücher Elektrotechnik, 1981.

H.G. Unger, W. Harth, „Hochfrequenz-Halbleiterelektronik“, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 1972.

Meinke-Gundlach, „Taschenbuch der Hochfrequenztechnik“, Springer,1992.

F. Schwierz, J.J. Liou, „Modern Microwave Transistors“, Wiley, 2003.

Tutorial und Produktdokumentation Agilent ADS

Weitere Quellenangaben zu aktuellen Vorlesungsskripten und hilfreichen Internet-Verknüpfungen werden in der Vorlesung bekannt gegeben.