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Montag, 4. Juni 2012, 17:57

Buchempfehlung für Design Hochfrequenz-Transistor-Schaltungstechnik

Hallo liebe OMs,

hat jemand eine Buchempfehlung für das Design von Transistorschaltungen der Hochfrequenz mit Praktischen Beispielen? Dabei darf es ruhig auch ins Eingemachte gehen, z. B. Berechnung von Anpassnetzwerken mit Komplexer Mathematik etc. Hintergund ist vorhanden.

Die mir bekannten Bücher verbinden einfach nicht genug Theorie und Praxis. Tietze-Schenk als theoretisches Standardwerk geht zwar auf einzelne Aspekte im Bereich Hochfrequenzverstärker ein, lässt aber z. B. Fragen offen, wie ich denn jetzt bei einem mehrstufigen Verstärker Impedanztransformationen mit induktiver oder kapazitiver Kopplung optimal ausführe. Großsignalmodelle für Hochfrequenzverstärker werden nur am Rande gestreift, Gegentaktendstufen für HF gar nicht.

Andere Bücher wiederum (z. B. von Sichla), beschränken sich weitestgehend auf das Aufzeigen von einigen praktischen Beispielen mit ansatzweiser Berechnung, wenn überhaupt.

Ziel ist es einen HF/VHF Verstärker und ähnliches ausgehend von den Hersteller-Datenblättern komplett von A bis Z selbst zu berechnen und aufzubauen. Somit sollte das 'ideale Buch' auch Fragen zur Messung an Versuchsaufbauten (mit Oszilloskop und VNWA) betrachten, evtl. auch Tipps zum Aufbau bis hin zum Platinenlayout beschreiben.

Es dürften dann auch gerne 2 - 3 Bücher werden...

Danke für jeden guten Tipp!

73, Michael DG5MK

PS: Es kann doch nicht sein, dass alle aktuellen Schaltungen nach tagelangen Spice/Simulations-Orgien so lange experimentell hingebogen
werden, bis es dann im Endeffekt klappt. Wie ist denn z. B. der Linearverstärker nach DL2EWN/Funkamateur entstanden?

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Montag, 4. Juni 2012, 18:01

--gelöscht--

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »eric1« (25. Juni 2012, 08:01)


  • »DM3DA« ist männlich

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3

Montag, 4. Juni 2012, 18:40

Hallo,

das Buch empfehle ich auch.

73 Daniel DM3DA
Daniel DM3DA, Düsseldorf JO31jf, DOK R01 +++ Morse-Hörspiele auf http://dm3da.tuxomania.net

4

Montag, 4. Juni 2012, 21:43

Sehr gut finde ich auch:

http://www.amazon.de/Radio-Frequency-Tra…38838777&sr=8-4

oder neuere Ausgaben.



73, Andreas, DH7AZ

  • »DK1RM« ist männlich

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5

Montag, 4. Juni 2012, 22:01

Moin Michael,
Es kann doch nicht sein, dass alle aktuellen Schaltungen nach tagelangen Spice/Simulations-Orgien so lange experimentell hingebogen werden, bis es dann im Endeffekt klappt.

ohh doch! Inbesondere bei HF-Schaltungen ist die Differenz zwischen Simulation und aufgebauter Schaltung oftmals extrem. Die ganze "Nebeneffekte" (kapazitive und induktive Kopplungen beim Design von Schaltung/Layout) sind in einer Simulation fast nicht einzubringen. Aber genau das ist es, was einen "erfolgreichen" HF-Konstrukteur ausmacht -> Der gewisse "Riecher" für solche Effekte, den man leider nur durch Erfahrung erlernen kann ;)

73 de Roland / DK1RM

  • »DK4SX« ist männlich

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6

Montag, 4. Juni 2012, 22:40

Hallo,

gebe Roland recht! Keine Schaltungssimulation beinhaltet "echte" Bauelemente, also Kondensatoren mit induktiven Anschlüssen, Spulen mit Eigenkapazität, alle die dazugehörigen Verluste und die Streueffekte, die sich beim Aufbau auf einer Leiterplatte ergeben. Von den aktiven Bauelementen mit ihren Unlinearitäten (wenn man den A-Betrieb verlässt), dem Rauschen, der Stabilität usw. ganz zu schweigen. Wenn das nicht so wäre bräuchte man keine HF-Ingenieure mit ihren Messaufbauten mehr, sonder nur noch ein paar "Simulanten". Vor kurzem hat bei uns die letzte Eeefcom stattgefunden, eine HF-Messe mit Vortragsprogramm. Dort sollte man mal zuhören und sich dann die Erfahrungen der versammelten Experten anhören. Dann käme der geneigte Theoretiker nicht mehr auf die Idee, eine solche naive Frage zu stellen, so ehrenwert sein Ansinnen auch ist....

73, Uli, DK4SX

7

Dienstag, 5. Juni 2012, 10:08

Eric, Daniel, Andreas,

danke für die Buch-Tipps. Ich habe mir jetzt erst mal 'Experimental Methods in RF Design' bestellt. Das erste Kapitel ist als PDF verfügbar und sieht vielversprechend aus. 'Radio Frequency Transistors' geht laut Inhaltsverzeichnis noch mehr in die Tiefe, evtl. dann später.

Roland, Uli,

klar gibt es größere Unterschiede zwischen Theorie und praktischer Ausführung. Aber irgendwo muss man ja mal anfangen mit dem Design. Ich habe kürzlich in etlichen Stunden einen VXCO basierenden Sender für APRS auf 144,8 MHz aufgebaut, mit mehrfacher Frequenzverdopplung etc., basierend auf dem Hohentwiel VXCO. Lediglich die Entstufe ist noch etwas schwach (100mW). Insbesondere die Beseitigung von wilden Schwingungen etc. hat enorm Zeit in Anspruch genommen. Das Ganze war mir dann aber im Endeffekt doch etwas zu experimentell (Try and Error) :)

Nochmals danke für die guten Tipps!

73, Michael, DG5MK

8

Donnerstag, 7. Juni 2012, 21:17

Wenn EMRFD zu verständlich ist, gibt es von Hayward noch Introduction to Radio Frequency Design
http://www.amazon.de/Introduction-Radio-…39095537&sr=8-1
(Ich hab meins verliehen, weil ich fast nichts verstanden habe.)
Die Bücher von Ulrich Rohde (ja, der von Rode und Schwartz)
z.B : Communications Receivers
oder
RF/Microwave Circuit Design for Wireless Applications

9

Freitag, 8. Juni 2012, 02:14

bei hf verstehen viele nur Bahnhof,...ggg maxwell lässt grüßen.. 8)

Spass beiseite....vieles ist eben nicht einfach zu durchschauen... eigene Erfolgserlebisse sind sehr wichtig, die Scheu abzubauen...dann klappts auch mit der Abstrahlung... :thumbsup:

vy 73
Andy
Dk3JI
AK

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10

Freitag, 8. Juni 2012, 11:10

Michael,

meine Zeit als Geräteentwickler ist zwar schon einige Jahre her, aber aus der Erfahrung kann ich Dir nur folgende Vorgehensweise empfehlen (Profis machen es auch nicht anders - außer wenn sie ausschließlich auf der Halbleiterebene entwickeln und ICs produzieren):

a) 1. Stufe grob auf dem Papier entwerfen, simulieren, soweit es das Programm und die Zeit (!) zulassen (realitätsnahe Simulationen kosten viel Entwurfs- und Rechenzeit), Testaufbau erstellen und MESSEN; dann optimieren und wieder MESSEN.
b) 2. Stufe: wie 1. Stufe
c) beide Stufen zusammen: MESSEN, optimieren und wieder MESSEN.

Und so weiter... bis der Testaufbau der gesamten Funktionsbaugruppe steht. Nur wer sehr viel Erfahrung im HF-Leiterplattenlayouten hat kann davon ausgehen, dass bereits ein erster Entwurf einer nicht ganz so komplexen Schaltung mit nur wenigen Änderungen funktioniert. In unserer Firma, wir haben VHF- und UHF-Equipment und später Handies entwickelt, waren 6 - 8 Leiterplattendurchgänge üblich, bis eine Schaltung reproduzierbar und produktionsreif war! Bei uns Funkern kann man natürlich für die "Eigenproduktion" einige Leiterplattenänderungen mit sog. "grünen" Drähten akzeptieren, dennoch kann es gravierende Unterschiede zwischen einem Testaufbau und der endgültigen Leiterplatte geben.

Aus meiner Sicht lassen sich - zumindest in KW-Bereich - Simulationsergebnisse insbesondere passiver Netzwerke - unmittelbar und ohne Änderung in einer späteren Schaltung umsetzen. Aber bereits bei den Schnittstellen, vor allem mit aktiven Stufen, kann es großen Optimierungsbedarf geben, wenn man nicht darauf geachtet hat, auch die Schnittstellenimpedanzen (im Grunde alle 4 s-Parameter!) bei der Simulation strikt zu berücksichtigen. Und die Feinarbeit lässt sich nur am Messplatz erledigen. Dazu gehört wenigstens ein, besser zwei brauchbare Generatoren mit definiertem Ausgangspegel, ein Spektrumanalyzer und ein Netzwerktester als Ersatz für einen Netzwerkanalyzer.

Messen ist leider durch keine Simulation zu ersetzen um eine einigermaßen profinahe Entwicklung zu bewerkstelligen! Ansonsten ist eine empirische Optimierung einer Schaltung kein Nachteil, sie geht oft mit einigen Erfahrungswerten vielmals schneller als Berechnung und Simulation. Aber ums Messen kommt man dabei erst recht nicht herum.

Nur mal so als Anleitung - so lassen sich auch die "unverständlichen" Bücher im Nachhineien ganz gut nachvollziehen...

73, Uli, DK4SX


P.S.: Bei meinen eigenen Projekten gehe ich selbstverständlich auch so vor, siehe www.mydarc.de/dk4sx, Rubriken Projekte und Restauration

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »DK4SX« (11. Juni 2012, 14:19)


  • »DK4SX« ist männlich

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11

Montag, 11. Juni 2012, 17:33

Übrigens,

der VNWA ist, obwohl ich selbst dieses außerordentlich nützliche Gerät besitze und benutze, nur die halbe Messwahrheit! Sobald man z. B. Verstärker bei höheren Leistungspegeln messen möchte (Sendertreiber usw.), benötigt man zusätzliche Breitbandverstärker. Wenn man aber essentielle HF-Parameter ermitteln möchte, sollte man z. B. Intermodulation messen können. Die lässt sich nun leider nicht mehr mit einem NWA bestimmen; was man dazu benötigt, füllt eine längere Liste.

Es ist also nicht unbedingt damit getan, eine Schaltung richtig berechnen zu können, wenn die Möglichkeit der Überprüfung und Verifikation fehlt. Wie sollte man auch mit dem Oszilloskop eine Eigenerregung im GHz-Bereich feststellen, wenn der HF-Rx-Verstärker einfach nicht empfindlich sein will und man sich dieses Phänomen nicht erklären kann? Mit anderen Worten: Das Therma HF-Entwicklung benötigt mehrere sichere Standbeine, das eine trägt nicht ohne das andere.

Selbst wenn man die recht ordentlich beschriebenen Schaltungen aus "Red, Arbeitsbuch für den HF-Techniker" oder "Red, Empfänger-Schaltungstechnik praxisorientiert" nachvollziehen möchte - vor allem die dazugehörigen Daten - dann ist man ohne minimale Messausrüstung aufgeschmissen. Mir ist es oft passiert, dass ich Schaltungen aus Veröffentlichungen nachgebaut hatte und am professionellen Messplatz feststellen musste, dass Daten geschönt waren. Kam z. B. oft in den Artikeln von U. L. Rohde vor. Ohne Übrprüfung kann daher auch eine noch so schöne Berechnung oft nur ein vages Ergebnis liefern.

Meine kritischen Bemerkungen sollen nicht vor Experimenten abhalten. Nichts bringt so viel Spaß, Erkenntnis und auch Befriedigung, wenn man eine Schaltung zur Funktion gebracht hat. Man muss sich nur bereits vorher darüber im Klaren sein, dass der Erkenntnisgewinn leider nur mit Aufwand zu steigern ist.

73, Uli, DK4SX