Elektronische Systeme I (T2ELN3802)

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1 D U A L E H O C H S C H U L E BadenWürttemberg Studienbereich Technik Elektronische Systeme I (T2ELN3802) Studiengang Elektrotechnik Formale Angaben zum Modul Studienrichtung Nachrichtentechnik Vertiefung Nachrichten und Kommunikationstechnik Modulbezeichnung Sprache Nummer Version Modulverantwortlicher Elektronische Systeme I Deutsch T2ELN3802 Prof. Dr. Ing. Karl Trottler Verortung des Moduls im Studienverlauf Semester Voraussetzungen für die Teilnahme Modulart Moduldauer Lokales Vertiefungsmodul Eingesetzte Lehr und Prüfungsformen Lehrformen Vorlesung, Übung, Labor Lehrmethoden Lehrvortrag, Diskussion, Gruppenarbeit Prüfungsleistung Klausur Benotung Standardnoten Prüfungsumfang (in min) 20 Workload insgesamt (in h) 50,0 Workload und ECTS davon Präsenzzeit (in h) davon Selbststudium (in h) 60,0 90,0 ECTSPunkte 5 Sachkompetenz Selbstkompetenz Sozialethische Kompetenz Übergreifende Handlungskompetenz Qualifikationsziele und Kompetenzen den Stand und die Entwicklungstendenzen gängiger Entwicklungswerkzeuge zum Entwurf digitaler Systeme anwenden gängige Hardwarebeschreibungssprachen auf komplexe digitaler Systeme anwenden konkrete Radarverfahren und Radarsystemeigenschaften bewerten und besitzen Fertigkeiten im praxisorientierten Gebrauch der Radarverfahren digitaltechnische Komponenten mittels automatischer Synthese selbständig erzeugen Problemstellungen aus der Radarsystemtechnik mit Hilfe fachgerechter Methoden analysieren und mit geringer Anleitung situationsgerecht verarbeiten die Entwicklungsmethodik zur Modellierung, Verifikation, Implementierung und Test eines hierarchisch organisierten Gesamtsystems anwenden eine anwenderspezifische Schaltung mit Hilfe der Hardwarebeschreibungssprache VHDL realisiern und selbständig die Eignung von programmierbaren LogikBausteinen und anwenderspezifischen ICs (ASICs) für einen konkreten Anwendungsfall beurteilen Einblicke in zahlreiche angrenzende Gebiete der Elektrotechnik, Elektronik, Hochfrequenz und Nachrichtentechnik gewinnen und ihr Wissen aus der Radartechnik dort entsprechend anwenden Seite

2 Lehr und Lerneinheiten Hochfrequenzelektronik Physikalische Grundlagen der Halbleiterbauelemente BohrSommerfeldPostulate Schrödingergleichung Bänderschema Effektive Masse und Beweglichkeit Transistorbauelemente für hohe Frequenzen Heterobipolartransistor (HBT) Hochfrequenzverhalten des Bipolartransistors GalliumArsenidFeldeffektTransistor, GaAsFET, MESFET High Electron Mobility Transistor (HEMT) Anwendungsgebiete der verschiedenen Hableitertechnologien Monolithisch integrierte Mikrowellenschaltungen (MMICs) MMICTechnologien Aufbau und Verbindungstechnik für Chips Typen von monolithischen Mikrowellenschaltungen Schaltungstechnik mit Transistoren für Hochfrequenzanwendungen Arbeitspunkteinstellung Hochfrequenzschalter mit MESFETTransistoren KleinsignalTransistorverstärker GroßsignalTransistorverstärker Transistoroszillatoren Anwendungsfelder, Eigenschaften Zweipoloszillator Vierpoloszillator, Rückkopplung Oszillatorschaltungen, Struktursystematik von LCOszillatoren Beispiel eines HFVCO Ausblick auf UWB UltraWidebandKonzept RFMEMS, Microelectromechanical Structures Radartechnik Lerneinheiten und Inhalte Präsenz Selbststudium 36,0 54,0 24,0 36,0 Seite 2

3 Einleitung: Geschichte der Radartechnik Radarprinzip Mono und Bistatisches Radar Radarfrequenzen Antennen und Wellenausbreitung: Antennen und ihre Parameter Antennentypen Radarhorizont Einfluss der Atmosphäre DopplerEffekt Radargleichung und Rückstreufläche: Parameter und Herleitung der Radargleichung Formen der Radargleichung Rückstreufläche komplexes Radarziel Fluktuation der Rückstreufläche Stealth Radarkoordinaten: Überblick über Radarkoordinaten und Radarverfahren Radarverfahren: Pulsradar PulsDopplerRadar Dauerstrichradar DopplerCWRadar FMCWRadar Gegenüberstellung Radarsignalverarbeitung: Entdeckungs und Falschalarmwahrscheinlichkeit (Definition und Berechnung) Impulsintegration CFARVerfahren Sekundärradar: Entstehung und Bedeutung Prinzip SSR und ATCRBS Telegramme Störungen MSSR Mode S Zielerfassung und Zielverfolgung: Zielerfassung (2DVerfahren, 3DVerfahren) Verweildauer Zielverfolgung Entfernung Zielverfolgung Richtung (Sequential Lobing, Conical Scan, Monopuls) Informationsdarstellung: Überblick AScope, CScope, PPIScope Synthetic Aperture Radar (SAR): Betrachtungen zur Winkelauflösung Prinzip des SAR Beispiele Anwendungen: Übersicht zivile Anwendungen militärische Anwendungen Besonderheiten Besonderheiten und Voraussetzungen In der Radartechnik bietet sich an, einzelne Themen von den Studierenden selbständig erarbeiten und in Präsentationen vortragen zu lassen. Voraussetzungen Literatur Ross, R.L.: Pseudomorphic HEMT Technology and Applications. Kluwer Academic Publishers, 996. Voges, E.: Hochfrequenztechnik. HüthigVerlag, Zinke, O., Brunswig, H.: Hochfrequenztechnik, Band 2 (Elektronik und Signalverarbeitung). SpringerVerlag, 999. Bächtold, W.: Mikrowellenelektronik. ViewegVerlag, Skolnik, M.I.: Radar Handbook. McGrawHill Professional Publishing 990 Skolnik, M.I.: Introduction to Radar Systems. McGrawHill College 2003 Göbel, J.: Radartechnik. VDEVerlag 2009 Ludloff, A.: Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung. ViewegTeubner Verlag Wiesbaden 998 Studiengang Formale Angaben zum Modul Studienrichtung Vertiefung Elektrotechnik Nachrichtentechnik Modulbezeichnung Sprache Nummer Version Modulverantwortlicher Elektronische Systeme I Deutsch T2ELN3802 Prof. Dr. Ing. Karl Trottler Seite 3

4 Verortung des Moduls im Studienverlauf Semester Voraussetzungen für die Teilnahme Modulart Moduldauer Lokales Profilmodul Eingesetzte Lehr und Prüfungsformen Lehrformen Vorlesung, Übung, Labor Lehrmethoden Lehrvortrag, Diskussion, Gruppenarbeit Prüfungsleistung Klausur Benotung Standardnoten Prüfungsumfang (in min) 20 Workload insgesamt (in h) 50,0 Workload und ECTS davon Präsenzzeit (in h) davon Selbststudium (in h) 60,0 90,0 ECTSPunkte 5 Sachkompetenz Selbstkompetenz Sozialethische Kompetenz Übergreifende Handlungskompetenz Qualifikationsziele und Kompetenzen den Stand und die Entwicklungstendenzen gängiger Entwicklungswerkzeuge zum Entwurf digitaler Systeme anwenden gängige Hardwarebeschreibungssprachen auf komplexe digitaler Systeme anwenden konkrete Radarverfahren und Radarsystemeigenschaften bewerten und besitzen Fertigkeiten im praxisorientierten Gebrauch der Radarverfahren digitaltechnische Komponenten mittels automatischer Synthese selbständig erzeugen Problemstellungen aus der Radarsystemtechnik mit Hilfe fachgerechter Methoden analysieren und mit geringer Anleitung situationsgerecht verarbeiten die Entwicklungsmethodik zur Modellierung, Verifikation, Implementierung und Test eines hierarchisch organisierten Gesamtsystems anwenden eine anwenderspezifische Schaltung mit Hilfe der Hardwarebeschreibungssprache VHDL realisiern und selbständig die Eignung von programmierbaren LogikBausteinen und anwenderspezifischen ICs (ASICs) für einen konkreten Anwendungsfall beurteilen Einblicke in zahlreiche angrenzende Gebiete der Elektrotechnik, Elektronik, Hochfrequenz und Nachrichtentechnik gewinnen und ihr Wissen aus der Radartechnik dort entsprechend anwenden Seite 4

5 Lehr und Lerneinheiten Hochfrequenzelektronik Physikalische Grundlagen der Halbleiterbauelemente BohrSommerfeldPostulate Schrödingergleichung Bänderschema Effektive Masse und Beweglichkeit Transistorbauelemente für hohe Frequenzen Heterobipolartransistor (HBT) Hochfrequenzverhalten des Bipolartransistors GalliumArsenidFeldeffektTransistor, GaAsFET, MESFET High Electron Mobility Transistor (HEMT) Anwendungsgebiete der verschiedenen Hableitertechnologien Monolithisch integrierte Mikrowellenschaltungen (MMICs) MMICTechnologien Aufbau und Verbindungstechnik für Chips Typen von monolithischen Mikrowellenschaltungen Schaltungstechnik mit Transistoren für Hochfrequenzanwendungen Arbeitspunkteinstellung Hochfrequenzschalter mit MESFETTransistoren KleinsignalTransistorverstärker GroßsignalTransistorverstärker Transistoroszillatoren Anwendungsfelder, Eigenschaften Zweipoloszillator Vierpoloszillator, Rückkopplung Oszillatorschaltungen, Struktursystematik von LCOszillatoren Beispiel eines HFVCO Ausblick auf UWB UltraWidebandKonzept RFMEMS, Microelectromechanical Structures Radartechnik Lerneinheiten und Inhalte Präsenz Selbststudium 36,0 54,0 24,0 36,0 Seite 5

6 Einleitung: Geschichte der Radartechnik Radarprinzip Mono und Bistatisches Radar Radarfrequenzen Antennen und Wellenausbreitung: Antennen und ihre Parameter Antennentypen Radarhorizont Einfluss der Atmosphäre DopplerEffekt Radargleichung und Rückstreufläche: Parameter und Herleitung der Radargleichung Formen der Radargleichung Rückstreufläche komplexes Radarziel Fluktuation der Rückstreufläche Stealth Radarkoordinaten: Überblick über Radarkoordinaten und Radarverfahren Radarverfahren: Pulsradar PulsDopplerRadar Dauerstrichradar DopplerCWRadar FMCWRadar Gegenüberstellung Radarsignalverarbeitung: Entdeckungs und Falschalarmwahrscheinlichkeit (Definition und Berechnung) Impulsintegration CFARVerfahren Sekundärradar: Entstehung und Bedeutung Prinzip SSR und ATCRBS Telegramme Störungen MSSR Mode S Zielerfassung und Zielverfolgung: Zielerfassung (2DVerfahren, 3DVerfahren) Verweildauer Zielverfolgung Entfernung Zielverfolgung Richtung (Sequential Lobing, Conical Scan, Monopuls) Informationsdarstellung: Überblick AScope, CScope, PPIScope Synthetic Aperture Radar (SAR): Betrachtungen zur Winkelauflösung Prinzip des SAR Beispiele Anwendungen: Übersicht zivile Anwendungen militärische Anwendungen Besonderheiten Besonderheiten und Voraussetzungen In der Radartechnik bietet sich an, einzelne Themen von den Studierenden selbständig erarbeiten und in Präsentationen vortragen zu lassen. Voraussetzungen Literatur Ross, R.L.: Pseudomorphic HEMT Technology and Applications. Kluwer Academic Publishers, 996. Voges, E.: Hochfrequenztechnik. HüthigVerlag, Zinke, O., Brunswig, H.: Hochfrequenztechnik, Band 2 (Elektronik und Signalverarbeitung). SpringerVerlag, 999. Bächtold, W.: Mikrowellenelektronik. ViewegVerlag, Skolnik, M.I.: Radar Handbook. McGrawHill Professional Publishing 990 Skolnik, M.I.: Introduction to Radar Systems. McGrawHill College 2003 Göbel, J.: Radartechnik. VDEVerlag 2009 Ludloff, A.: Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung. ViewegTeubner Verlag Wiesbaden 998 Seite 6