Nachrichtentechnik

0 Zusammenstellung einiger Hilfsmittel aus der theoretischen Elektrotechnik.- 0.1 Spannungen, Ströme.- 0.1.1 Gleichspannung, Gleichstrom.- 0.1.2 Sinusförmige Wechselspannungen und -ströme.- 0.1.2.1 Komplexe Darstellung sinusförmiger Wechselspannungen und -ströme.- 0.1.3 Nichtsinusförmige Spannungen und Ströme.- 0.1.3.1 Periodische nichtsinusförmige Spannungen, Pulse.- 0.1.3.1.1 Klirrfaktor.- 0.1.3.2 Unperiodische nichtsinusförmige Spannungen, Impulse.- 0.1.3.3 Zufällige Spannungen.- 0.1.4 Frequenzen, komplexe Frequenz.- 0.2 Leistung.- 0.2.1 Leistung bei Gleichstrom.- 0.2.2 Leistung bei sinusförmigem Wechselstrom.- 0.2.2.1 Komplexe Leistung.- 0.2.3 Leistung bei nichtsinusförmigen Strömen.- 0.2.4 Leistungen bei zufälligen Strömen.- 0.3 Zweipolige und vierpolige Schaltelemente.- 0.3.1 Zweipolige Schaltelemente.- 0.3.2 Yierpolige Schaltelemente.- 0.4 Analyse von Netzwerken.- 0.4.1 KmcHHOFFsche Sätze.- 0.4.2 Schleifen- und Knotenanalyse.- 0.4.3 Anpassung von Zweipolquellen, Reflexionsfaktor, Echomaß.- 0.4.3.1 Anpassung.- 0.4.3.2 Reflexionsfaktor.- 0.4.3.3 Echomaß.- 0.5 Lineare Vierpole.- 0.5.1 Zusammenschaltung mehrerer Vierpole.- 0.5.2 Wellenparameter eines Vierpols.- 0.5.2.1 Anpassung von Vierpolen. Reflexionsfaktor.- 0.5.3 Betriebsparameter eines Übertragungssystems.- 0.5.4 Spezielle Vierpole.- 0.5.4.1 Umkehrbare und passive Vierpole.- 0.5.4.2 Symmetrische Vierpole.- 0.6 Weitere allgemeine Netzwerkeigenschaften.- 0.6.1 Verzerrungen.- 0.6.1.1 Nichtlineare Verzerrungen.- 0.6.1.2 Lineare Verzerrungen.- 0.6.2 Darstellungsformen komplexer Netzwerkgrößen.- 0.6.3 Ergänzende Bemerkungen.- 0.7 Magnetische Gesetze.- 0.7.1 Durchflutungs- und Induktionsgesetz.- 0.7.2 Der magnetische Kreis einer Toroidspule und die Selbstinduktion.- 0.7.3 Die Permeabilität.- 0.8 Einiges über Größen und Einheiten.- Literatur.- I Elemente der Nachrichtentechnik.- 1 Reale lineare passive Schaltelemente.- 1.1 Ohmsche Widerstände.- 1.1.1 Widerstandsmaterial und technischer Auf bau von Widerständen.- 1.1.2 Temperaturabhängigkeit, Belastbarkeit und zeitliche Konstanz.- 1.1.3 Unerwünschte Kapazitäten und Induktivitäten, Verhalten bei Hochfrequenz.- 1.1.4 Veränderbare Widerstände, ergänzende Bemerkungen.- 1.2 Kondensatoren.- 1.2.1 Abhängigkeit der Kapazität von Geometrie und Dielektrikum.- 1.2.2 Technischer Aufbau und Temperaturabhängigkeit von Kondensatoren.- 1.2.3 Verlustfaktor und schädliche Induktivitäten.- 1.2.4 Veränderbare Kondensatoren.- 1.3 Spulen.- 1.3.1 Berechnung magnetischer Kreise mit ferromagnetischem Kern.- 1.3.2 Induktivität bei Kernen mit Luftspalt, Trägheitserscheinungen.- 1.3.3 Verluste und unerwünschte Kapazitäten der Spulen.- 1.3.4 Veränderbare Induktivitäten, Temperaturabhängigkeit.- 1.4 Übertrager.- 1.4.1 Allgemeine Übertragertheorie.- 1.4.1.1 Der verlustlose streufreie Übertrager.- 1.4.1.2 Der ideale Übertrager.- 1.4.1.3 Der verlustlose Übertrager mit Streuung.- 1.4.1.4 Vierpoleigenschaften des Übertragers.- 1.4.2 Der Übertrager in speziellen technischen Anwendungen.- 1.4.2.1 Übertrager für relativ breite Frequenzbänder und reelle Beschaltung.- 1.4.2.2 Der Übertrager mit relativ hochohmiger oder vorwiegend kapazitiver Beschaltung.- 1.4.2.3 Abschließende Bemerkungen über weitere Übertragerarten.- 1.5 Piezoelektrische und magnetostriktive Schwinger.- 1.5.1 Der piezoelektrische Effekt.- 1.5.2 Schwingungsformen und elektrische Ersatzbilder von Schwingkristallen.- 1.5.3 Der magnetostriktive Effekt.- 1.5.4 Magnetostriktive Schwinger.- Literatur.- 2 Lineare passive Netzwerke.- 2.1 Lineare passive Zweipole.- 2.1.1 Elektrische Schwingkreise.- 2.1.1.1 Frequenz verhalten elektrischer Schwingkreise.- 2.1.1.2 Spannungs- und Stromüberhöhungen in Schwingkreisen.- 2.1.1.3 Zeitverhalten elektrischer Schwingkreise.- 2.1.2 Eigenschaften des allgemeinen linearen Zweipols.- 2.1.3 Reaktanzzweipole.- 2.2 Duale Netzwerke.- 2.3 Synthese einfacher Vierpole.- 2.3.1 Siebschaltungen.- 2.3.2 Verwirklichung ausgangsseitig beschalteter Polynomfilter.- 2.3.3 Normierte Potenz- und TSCHEBYSCHEFF-Tiefpässe.- 2.3.4 Berechnung von Hochpässen und Bandpässen mittels Frequenzachsentransformation.- 2.3.5 Berechnung von Laufzeitgliedern.- 2.3.6 Entzerrer.- 2.3.6.1 Dämpfungsentzerrung.- 2.3.6.2 Phasen- bzw. Laufzeitentzerrung.- 2.4 Theorie einfacher Bandfilter.- 2.4.1 Eigenschaften des induktiv gekoppelten Zweikreisbandfilters.- 2.4.2 Diskussion der Bandfilterselektion in einfachen Fällen.- Literatur.- 3 Lineare Verstärker.- 3.1 Elektronenröhren.- 3.1.1 Gleichstrom verhalten und Kennlinien der Triode.- 3.1.2 Die Triode mit ohmschem Arbeits widerstand, Einstellung des Arbeitspunktes.- 3.1.3 Verstärkung kleiner Wechselspannungen, Röhrenersatzbilder der Triode.- 3.1.4 Pentoden.- 3.1.5 Berechnung einzelner einfacher Verstärkerstufen.- 3.1.6 Untere und obere Grenzfrequenz von Verstärkerstufen.- 3.1.7 Mehrstufige Verstärker.- 3.1.8 Grenzdaten.- 3.2 Transistoren.- 3.2.1 Grundlagen aus der Halbleiterphysik.- 3.2.2 Gleichstromverhalten und Kennlinienfelder des Transistors.- 3.2.3 Der Transistor als Kleinsignalverstärkerelement.- 3.2.3.1 Arbeitspunkteinstellung und Arbeitspunktstabilisierung.- 3.2.3.2 Kleinsignal-Vierpolparameter und Ersatzbilder bei niedrigen Frequenzen.- 3.2.3.3 Kleinsignal-Vierpolparameter und Ersatzbilder bei höheren Frequenzen.- 3.2.4 Berechnung einzelner Transistorverstärkerstufen.- 3.2.5 Feldeffekt-Transistoren.- 3.3 Allgemeine Probleme der Verstärkertechnik.- 3.3.1 Obere Aussteuerungsgrenze, nichtlineare Verzerrungen.- 3.3.2 Untere Aussteuerungsgrenze, Störeinflüsse.- 3.3.3 Gegenkopplung.- 3.3.3.1 Allgemeine Beschreibung gegengekoppelter Schaltungen.- 3.3.3.2 Berechnung einfacher GK-Schaltungen.- 3.3.3.3 Stabilitätsbedingungen insbesondere bei Gegenkopplung.- 3.4 Operationsverstärker.- 3.4.1 Eigenschaften des idealen Operationsverstärkers und Schaltungen mit idealen Operationsverstärkern.- 3.4.2 Statische Un Vollkommenheiten des realen Operationsverstärkers.- 3.4.3 Dynamische Un Vollkommenheiten des realen Operationsverstärkers.- Literatur.- 4 Impulstechnik.- 4.1 Lineare Impulstechnik.- 4.1.1 Lineare Formungsvorgänge.- 4.1.2 Lineare Impulsverstärkung.- 4.2 Nichtlineare Impulstechnik mit nichtspeichernden Elementen.- 4.2.1 Nichtspeichernde nichtlineare FormungsVorgänge.- 4.2.1.1 Scherung nichtlinearer Stromspannungskennlinien.- 4.2.1.2 Amplitudenfilter.- 4.2.2 Statische Betrachtung des Transistors im Schalterbetrieb.- 4.3 Nichtlineare Impulstechnik mit speichernden Elementen.- 4.3.1 Einfache Beispiele speichernder nichtlinearer Formungsvorgänge.- 4.3.2 Dynamische Eigenschaften von Halbleiterelementen.- 4.3.2.1 Dynamische Eigenschaften von Dioden.- 4.3.2.2 Dynamische Eigenschaften von Transistoren.- 4.3.3 Stabile Kippschaltungen mit Transistoren.- 4.3.3.1 Die bistabile Kippschaltung (Flipflop).- 4.3.3.2 Die monostabile Kippschaltung (Monoflop).- 4.3.3.3 Der ScHMiTT-Trigger.- 4.3.4 Der astabile Multivibrator.- Literatur.- II Nachrichtenübertragung.- 5 Sprache und Wandler.- 5.1 Spracherzeugung.- 5.1.1 Einige Eigenschaften von Sprachsignalen.- 5.2 Das Gehör.- 5.2.1 Lautstärke und Hörfläche.- 5.3 Elektroakustische Wandler.- 5.3.1 Das Mikrophon.- 5.3.1.1 Das Kondensatormikrophon und das Kristallmikrophon.- 5.3.1.2 Das Tauchspulmikrophon und das Bändchenmikrophon.- 5.3.1.3 Das Kohlemikrophon.- 5.3.1.4 Anwendung des Kohlemikrophons in der Fernsprechtechnik.- 5.3.2 Das Telefon (Hörkapsel).- 5.4 Verständlichkeit.- 5.4.1 Besistenz des Sprachsignals gegen Veränderungen.- 5.5 Wichtige technische Einrichtungen zur Sprachübertragung.- 5.5.1 Die Gabelschaltung.- 5.5.2 Der Teilnehmerapparat.- Literatur.- 6 Übertragungswege, Leitungen.- 6.1 Allgemeines.- 6.2 Homogene Leitungen.- 6.2.1 Sonderfälle.- 6.2.2 Beispiel einer Leitungsberechnung.- 6.3 Die Leitungsbeläge verschiedener Leitungen.- 6.3.1 Der Einfluß des Skineffektes auf die Leitungsbeläge.- 6.3.2 Die Leitungsbeläge von Freileitungen.- 6.3.3 Die Leitungsbeläge von Koaxialleitungen bei hohen Frequenzen.- 6.3.4 Einiges über symmetrische Kabel.- 6.3.4.1 Pupinleitungen.- 6.3.4.2 Phantomkreisbildung.- 6.3.4.3 Typische Daten neuerer symmetrischer Kabel.- 6.4 Wellenausbreitung auf der Leitung.- 6.4.1 Anschauliche Deutung des Reflexionsfaktors bei Leitungen.- 6.4.2 Phasen- und Gruppenlaufzeit.- 6.5 Nebensprechen.- Literatur.- 7 Modulation und Selektion.- 7.1 Allgemeines.- 7.2 Selektionskennzeichen.- 7.3 Zweck und grundsätzliche Verfahren der Modulation.- 7.4 Amplitudenmodulation (AM) eines Sinusträgers.- 7.4.1 Lineare Modulation.- 7.4.2 Demodulation bei linearer Modulation.- 7.4.3 Gewöhnliche Zweiseitenband-AM.- 7.4.4 Demodulation von Zweiseitenband-AM.- 7.4.5 Einseitenband-, Eestseitenband- und Quadratur-AM.- 7.4.6 Beeinflussung der AM durch lineare Verzerrungen.- 7.4.7 Nichtlineare Verzerrungen bei AM.- 7.4.7.1 Kreuzmodulation.- 7.4.8 Störbeeinflussung bei AM.- 7.4.9 Trägerfrequenz (TF)-Systeme für Frequenzselektion.- 7.5 Winkelmodulation.- 7.5.1 Frequenzmodulation (FM).- 7.5.2 Phasenmodulation (PM), Vergleich von Phasen- und Frequenzmodulation.- 7.5.3 Spektrum der Frequenzmodulation.- 7.5.4 Verzerrungen bei FM durch Bandbegrenzung.- 7.5.5 Frequenzmodulatoren.- 7.5.6 Frequenzdemodulatoren.- 7.5.7 Störbeeinflussung bei FM und PM.- 7.6 Pulsmodulation.- 7.6.1 Das Abtasttheorem.- 7.6.2 Übertragungsverfahren.- 7.6.3 Pulsamplitudenmodulation (PAM).- 7.6.3.1 Die Abtastfunktion.- 7.6.3.2 Die getastete Sinusschwingung.- 7.6.3.3 Abtastschaltungen.- 7.6.3.4 Demodulation von PAM.- 7.7 Selektion durch unterschiedliche Modulationsverfahren.- Literatur.- III Nachrichtenverarbeitung und Informationstheorie.- 8 Codes und Codierung.- 8.1 Analoge und digitale Darstellung.- 8.2 Allgemeine Grundbegriffe der Codierung.- 8.3 Darstellung und Übertragung von Codewörtern.- 8.4 Codes mit Codewörtern gleicher Länge.- 8.4.1 Codierung durch polyadische Zahlensysteme.- 8.4.2 Beispiele spezieller häufig verwendeter Codes.- 8.4.2.1 Codes für Digitalrechner.- 8.4.2.2 Codes für Analog-Digital-Umwandlungen.- 8.4.2.3 Schaltungen zur Analog-Digital-Umwandlung und Digital-Analog-Um- wandlung.- 8.4.3 Prüfbare und korrigierbare Codes.- 8.4.3.1 Gleichgewichtige Codes.- 8.4.3.2 Ein-Fehler-prüfbare Codes mit geradzahligem Gewicht.- 8.4.3.3 Fehler-Korrigierbarkeit durch Blocksicherung.- 8.4.3.4 Ein-Fehler-korrigierbare Codes.- 8.4.3.5 Korrigierbare Gruppencodes höherer Distanz.- 8.5 Zur Auswahl des günstigsten Codes bei Übertragungssystemen.- 8.6 Pulscodemodulation.- 8.6.1 Erzeugung von Pulscodemodulation.- 8.6.2 Demodulation von PCM-Signalen.- 8.6.3 Der Einfluß von Störungen auf PCM-Signale.- Literatur.- 9 Informationstheorie.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Diskrete Informationsquellen und Kanäle.- 9.2.1 Informationsgehalt diskreter Quellen statistisch unabhängiger Zeichen.- 9.2.1.1 Informationsgehalt gleichwahrscheinlicher Zeichen.- 9.2.1.2 Informationsgehalt nicht gleichwahrscheinlicher Zeichen.- 9.2.1.3 Bezogene Größen, Bedundanz, Informationsfluß.- 9.2.1.4 Redundanzsparende (,,optimale") Codes.- 9.2.2 Informationsgehalt diskreter Quellen statistisch verbundener Zeichen.- 9.2.2.1 Verbundwahrscheinlichkeit und bedingte Wahrscheinlichkeit.- 9.2.2.2 Entropie diskreter Quellen statistisch verbundener Zeichen.- 9.2.3 Informationsübertragung, Kanalkapazität diskreter Kanäle.- 9.3 Kontinuierliche Informationsquellen und Kanäle.- 9.3.1 Einiges zur Beschreibung kontinuierlicher statistischer Vorgänge.- 9.3.2 Entropie kontinuierlicher Quellen.- 9.3.3 Kanalkapazität gestörter kontinuierlicher Kanäle.- 9.4 Informationstheoretische Beurteilung einiger Modulationsverfahren.- Literatur.- 10 Schaltalgebra und logische Schaltungen.- 10.1 Schaltalgebra.- 10.1.1 Grundverknüpfungen.- 10.1.2 Vollständige Beschreibbarkeit, Normalformen.- 10.1.3 VENN-Diagramme.- 10.1.4 Anzahl der möglichen Funktionen binärer Variabler.- 10.1.5 Weitere Verknüpfungsarten, insbesondere NAND und NOR.- 10.1.6 Schaltzeichen der Schaltalgebra.- 10.1.7 Die wichtigsten Sätze der Schaltalgebra.- 10.1.8 Vereinfachung logischer Schaltfunktionen.- 10.1.8.1 QumEsche Methode zur Auffindung der Primimplikanden.- 10.1.8.2 Graphische Methode nach KARNAUGH-VEITCH.- 10.1.9 Abschließende Bemerkungen zur Schaltalgebra.- 10.2 Logische Schaltungen.- 10.2.1 Allgemeiner Überblick.- 10.2.2 Logische Schaltungen mit Beiais.- 10.2.3 Logische Schaltungen mit Dioden.- 10.2.4 Logische Schaltungen mit Transistoren.- 10.2.4.1 Schaltkreistechniken mit Widerstandskopplung.- 10.2.4.2 Schaltkreistechniken mit Diodenkopplung.- 10.2.4.3 Schaltkreistechniken mit Transistorkopplung.- 10.2.4.4 Logische Schaltungen in Stromschaltertechnik.- Literatur.- 11 Theorie und Struktur digitaler nachrichtenverarbeitender Systeme.- 11.1 Allgemeine Einführung.- 11.2 Schaltnetze.- 11.2.1 Dualzahlenaddiernetz.- 11.2.2 Codewandler, Codeprüfer, Auswahlschaltungen.- 11.3 Schaltwerke.- 11.3.1 Das Zeitproblem bei der digitalen Informationsverarbeitung.- 11.3.2 Grundzüge der Automatentheorie.- 11.3.3 Analyse vorgegebener Schaltwerke.- 11.3.4 Beschreibung und Klassifizierung von Speichergliedern.- 11.3.5 Synthese einfacher Schaltwerke vom MEDWEDEW-Typ.- 11.3.5.1 Register.- 11.3.5.2 Zähler.- 11.3.6 Synthese einfacher Schaltwerke vom MOORE- und MEALY-Typ.- 11.4 Nachrichtenverarbeitende Systeme.- 11.4.1 Funktionseinheiten digitaler Universalrechner.- 11.4.2 Organisation und Arbeitsablauf im Universalrechner.- 11.4.2.1 Maschinensprache.- 11.4.2.2 Informationsfluß innerhalb des Systems.- 11.4.2.3 Einfache Programmierbeispiele.- 11.4.3 Wirkungsweise der Funktionseinheiten.- 11.4.3.1 Rechenwerk.- 11.4.3.2 Steuerwerk.- 11.4.3.3 Speicher.- 11.4.3.4 Ein- und Ausgabe.- Literatur.