Funktechnik: Grundlagen der Sende-, Empfangs- und Funkortungstechnik

457 Pages·1963·13.799 MB·German

by  Robert R. Kühn (auth.)

R 0 B E R T R. K 0 H N
Funktechnik
Grundlagen der
Sende-, Empfangs-und
Funkortungstechnik
R 0 B E RT R. K 0 H N
Funktechnik
Grundlagen der
Sende-, Empfangs-und Funkortungstechnik
Mit 455 Abbildungen
FRIEDR. VIEWEG & SOHN
BRAUNSCHWEIG 1963
ISBN 978-3-663-00555-1 ISBN 978-3-663-02468-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-02468-2
Alle Rechte vorbehalten
© 1963 by Friedr. Vieweg & Sohn, Verlag, Braunschweig
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1963
Vorwort
Das vorliegende Buch wurde für die Ausbildung des Funkpersonals und der Funk
techniker in der kommerziellen Technik und in anderen Fachgebieten außerhalb
der Unterhaltungstechnik geschrieben. Besonderer Wert wurde auf die Erarbeitung
der Grundlagen gelegt, auf die heute weniger denn je verzichtet werden kann. Es
wird jedoch vorausgesetzt, daß der Leser mit den einfachen Grundgesetzen der
Elektrotechnik bereits vertraut ist.
Unter weitgehendem Verzicht auf mathematische Hilfsmittel werden alle z. Z. in
der Funktechnik angewendeten Prinzipien erläutert, sofern deren Kennmis für die
Praxis nützlich erschien. Unter anderem wird gezeigt, daß sich die Vielfalt der
physikalischen Vorgänge auf verhälmismäßig wenig grundsätzliche Erscheinungen
zurückführen läßt, die überall in der Elektrotechnik zu finden sind. Neben der
Vermittlung der Grundlagen werden viele praktische Hinweise fur das Arbeiten mit
Funkanlagen gegeben.
Diese Teile des Buches werden auch von dem bereits in der Praxis stehenden Funk
personal mit Gewinn gelesen werden, zumal die neuesten Erkenntnisse und Er
fahrungen ausgewertet wurden.
In einer weiteren Veröffentlichung sollen gerätekundliehe Themen behandelt
werden.
Hamburg, Im Februar 1963 Robert R. Kühn
Inhaltsverzeichnis
Einleitung. • • . • • • • . . . . . • . • • • • • 1
1. Der Mechanismus der Leitung des elektrischen Stromes
'1.1 Ladungsträger . • • • • • • • • • • • • • • 10
1.2 Temperaturkoeffizient der Leitermaterialien • 13
1.3 Heißleiter. 14
1.4 Elektrolyse • • • • • • • • 17
2. Kondensator und elektrisches Feld
2.1 Das Feld und seine Wirkung 19
2.2 Zusammenschaltung von Kondensatoren 22
2.3 Die Kapazität der Drehkondensatoren • 24
2.4 Temperaturkoeffizient der Kondensatoren 26
2.5 Auf- und Entladung des Kondensators 26
3. Magnete. Spulen und magnetisches Feld
3.1 Das magnetische Feld. • • • • • • • • • • • • • 30
3.2 Magnetische Stoffe und ihr Verhalten bei Erwärmung 31
3.3 Der magnetische Kreis • • • • 31
3.4 Hysteresis. • • • • • • . • • 37
3.5 Faradaysches Induktionsgesetz ••••• 40
3.6 Selbstinduktion. 45
3.7 Wirbelströme • • • • • • • • 45
4. Elektronen und Ionen im elektrischen und magnetischen Feld
Elektronen und elektrisches Feld • 47
Elektronen und magnetisches Feld. 50
Zusammengesetzte Beeinflussung. 50
Ionen und Felder . • • • • • • • 53
5. Wechselstromlehre . • . 54
5.1 Periodische Vorgänge. Oberschwingungen 55
5.2 K lirrfa ktor . . • • • • • • • • • • • • 59
VII
5.3 Vektoren , 61
5,4 Kapazitiver Widerstand 64
5,5 Induktiver Widerstand. 67
5,6 Zusammenschalten von Widerständen, 69
5,7 Verlustwinkel von Kondensatoren. 80
5,8 Spulengüte • • , , , • • 81
5,9 Reelle, imaginäre und komplexe Zahlen. 81
5,10 Transformator, """" 88
5,11 Der verlustlose Schwingkreis, • , 96
5,12 Der verlustbehaftete Schwingkreis, 100
5,13 Bandfilter • ..""" 113
5,14 Tiefpaß, Hochpaß, Bandpaß, Allpaß 116
5,15 1( -Filter • • • • . • • • • • • • • 118
6. Quarze
6,1 P iezoelektrizitä t. • , 120
6,2 Quarz als Schwingkreis 121
6,3 Keramische Filter , , 125
6,4 Magnetostriktion, mechanische Filter, 125
7, Dämpfung und Verstärkung
7.1 Das dB-System. 128
7.2 Das Neper-System 131
8. Leitungen
8.1 Der Energietransport 133
8.2 Reflexionen , , 136
8,3 Laufzeitkette 150
8,4 Lecherleitung 152
9. Antennen
9,1 Skineffekt und Ablösung vom Leiter. 157
9.2 Erdunsymmetrische Antennen. 158
9.3 Antennenabstimmung , 162
9,4 Dipolantennen. " ., 170
9.5 Wellen , , , , , , 172
9,6 Richtwirkung von Antennen 177
VIII
10. Hohlleiter
10.1 Energietransport im Hohlleiter 193
10.2 Hohlleiterkupplungen • •• 195
10.3 Weichen, Richtkoppler und Sperrzellen 196
11. Wellenausbreitung
11.1 Die Bodenwelle 200
11.2 Die Raumwelle. 201
11.3 Die Ionosphäre. 203
11,4 Frequenzwahl im Kurzwellenverkehr 211
11.5 Andere als Kurzwellen • ••• 219
11.6 Sonnenflecken und ihre Auswirkungen. • 224
12. Röhren
12.1 Ionisation in Gasen. • • •• ••••• 228
12.2 Glimmröhren ••• •• ••• 229
12.3 Sprüh-, Glimm- und Lichtbogenentladung • 231
12.4 Thyratron. •• ••• 232
12.5 Hochvakuum und Heizung. 232
12.6 ,Die Diode. • •• 233
12.7 Gleichrichtung und Siebung 234
12.8 Die gittergesteuerte Hochvakuumröhre . 239
12.9 Die Röhre als Generator. • 250
12.10 Anodenverlustleistung . 254
12.11 Die Kopplung der Röhrenstufen . 255
12.12 Die leistungslose Steuerung 263
12.13 Bereitstellung der Hilfsspannungen 265
12.14 Verzerrungen bei der Verstärkung. 268
12.15 Leistungsverstärkung • • 270
12.16 Bedienung der Leistungsverstärker . 278
12.17 Rauschen •••• • 284
12.18 Rückkopplung ••• • • 288
12.19 Einiges über die Impulstechnik. 305
12.20 Laufzeiteffekt • •• •• 316
12.21 Röhren mit Leuchtanzeige . 322
13. Halbleiter-Dioden
13.1 Halbleitereigenarten 326
13.2 Dotierung. • • , • 326
IX
13.3 p-Germanium und Löcherleitung . • • ••••• 327
13.4 Die gegenseitige Abhängigkeit der Dotierung. 327
13.5 Diffusion • • • • • • • • • • • • • • • • 328
13.6 Der Weg der Elektronen . • • • • • • • • • • 328
13.7 Bildung und spannungsabhängigkeit der Sperrschicht.
Diffusionskapazitä t. • • • • • • • • 329
13.8 Die Leitfähigkeit der p-n-Zonenfolge. 331
13.9 Spannungs- und Wärmedurchbruch 332
13.10 Der Durchlaßstrom • • • • • • • • • • 333
13.11 Sperrschichtkondensator . • • • • • • • 334
13.12 Dioden für hohe und höchste Frequenzen. 335
13.13 Die Tunnel-Diode •••••••• 335
13.14 Spannungsabhängige Widerstände 338
14. Transistoren
14.1 Die Zonenfolge 340
14.2 Der Stromdurchgang 341
14.3 Kennlinien • • • • 342
14.4 Stromverstärkung . • 344-
14.5 Widerstandsgerade, Wechselströme und Wechselspannungen. 344
14.6 Der Eingang. . • • • " • • " , • • . • • • . . • • 345
14.7 Zur Stromversorgung . • • . • • • • •••••••• 346
14.8 Der Einfluß der Erwärmung auf die Transistoreigenschaften 346
14.9 Schaltbeispiele aus der Nf-Technik und Stromversorgung. 348
14.10 Die Grenzfrequenz der Verstärkung. • • • • • • • • • 352
14.11 Der Innenwiderstand des Transistors - die Ausgangsseite 356
14.12 Der Transistor als Vierpol . • • • 357
14.13 Transistoren fUr hohe Frequenzen. • • • • • • • 358
14.14 Neutr alisierung.. . • • • • • • • " . • • . " • • 359
14.15 Der Einfluß der Grenzschichten auf die Schaltung. 360
14.16 Einige Hinweise für die Behandlung der Transistoren
und Dioden im Gerä t • • • • • • • • • • • 360
14.17 Der Foto-Effekt der Transistoren und Dioden 362
14.18 Oszillatoren mit Transistoren. • • • • • • 363
15. Modulation und Mischung ... 366
15.1 Amplitudenmodulation 367
15.2 Der Verlauf der amplitudenmodulierten Schwingung. 369
15.3 Mod ulationsgr ad 371
15.4 Anwendungen . . • • • • • . • • . " • . . • " 373
x
15.5 Die Wirksamkeit der Mischung. • • • 374
15.6 Mischschaltungen . • • • • • • . • • 377
15.7 Verfahren der Amplitudenmodulation 383
15.8 Tastung. • • . • • • • • . • . . • 385
15.9 Die Demodulation der amplitudenmodulierten Schwingung .• 387
15.10 Einiges zur Bedienung der amplitudenmodulierten Sender. 392
15.11 Einseitenbandmod ulation 394
15.12 Parameuische Verstärker, Molekular~Verstärker . • • • • 398
16. Frequenzmodulation
16.1 Die Kennzeichen einer frequenzmodulierten Schwingung. 401
16.2 Verfahren der Frequenzmodulation .•••••••• 402
16.3 Preemphasis. Deemphasis . • • • • • • • • • • • • • 404
16.4 Demodulation der frequenzmodulierten Schwingungen. 404
16.5 CaptureHEffekt •••••••••••••••••• 414
17. Frequenzaufbereitung • 416
18. Anhang
18.1 Einiges über die Vermittlungstechnik 419
18.2 Selektivruf • • • • • • 424
18.3 Fernschreiber • • • • • . 425
18.4 Über die Leitungstechnik . 428
18.5 Trägerfrequenz-Verfahren . 430
18.6 WechselsUomtelegraphie . 432
18.7 PPM-Verfahren. • . . • • 432
18.8 Bildschreiber (FAX-Verfahren) 433
Sachwortverzeichnis . . • • . . • • 435
XI
Einleitung
Als Elektrotechnikern ist uns die Aufgabe gestellt, Vorgänge zu beurteilen und zu
beeinflussen, deren eigentliche Ursache mit unseren Sinnen nicht wahrnehmbar ist.
Wir mUssen als Mittler gewöhnlich eine Meßeinrichtung zu Hilfe nehmen und deren
Aussage deuten.
Weil es uns aber schwer fällt, eine wirkliche Abstraktion vorzunehmen, bedienen
wir uns jeweils einer Modellvorstellung, die die elektrischen Vorgänge fUr uns
anschaulich machen soll. Es liegt im Wesen der Elektrizitätslehre, daß manschwer
lieh eine anschauliche Vorstellung findet. die in allen Punkten wissenschaftlicher
NachprUfung standhält. Das jeweilige Modell bedarf darum der intuitiven Bestäti
gung, die erst die eigene Erfahrung vermittelt. Sinngemäß gilt das gleiche fUr viele
Schaltungsvarianten der Praxis, dort jedoch, weil auch scheinbar einfache Vorgänge
von schwer einschätzbaren Faktoren beeinflußt werden.
Ein wichtiges Arbeitsmittel des Elektrotechnikers ist das Schaltbild. Zunächst ist
es eine Arbeitsanweisung fUr die Verdrahtung einer elektrischen Anlage. Wir wissen
dabei -vielleicht schon im Unterbewußtsein - daß die Bauteile und die fUr sie ver
wendeten Zeichnungssymbolehäufig einander gar nicht ähnlich sind. Das ist einmal
durch die unterschiedlichen Bauformen einzelner Bauteile bedingt, die trotz gleicher
Funktion häufig keine äußere Verwandtschaft besitzen. zum anderen durch den
Zwang zur Rationalisierung des technischen Zeichnens. Das Schaltbild ist also in
einer Art Kurzschrift verfaßt (Abb. I).
Das Schaltbild ermöglicht uns, den Strom lauf zu verfolgen, sei es, um eine Vor
stellung vom Zusammenwirken der Einzelteile zu gewinnen, sei es, einen Fehler
aufzudecken. Große, weiträumig angelegte Schaltbilder machen uns die Arbeit
manchmal nicht leicht. Wenn man AUSZUge aus den Gesamtschaltbildern herstellt
und darin nur Teilfunktionen wiedergibt, die in sich abgeschlossen sind, wird das
Erfassen der Wirkungsweise schon sehr viel einfacher. In der modernen Schaltungs
technik lassen sich derartige Teilschaltbilder mit detaillierter Beschreibung häufig
gar nicht umgehen.
Wir können noch einen Schritt weitergehen, nämlich, indem wir das Schaltbild
als sogenanntes Ersatzschaltbild nach der Fun k ti 0 n der Einzelteile aufgliedern,
nicht, wie es zuvor beschrieben wurde, nach deren bloßen Vorhandensein. Hierzu
ein Beispiel: In vielen elektrischen Bauteilen sind die Erscheinungsformen der
1 Kühn, Elektronik 1