Inhaltsverzeichnis

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Materialien zum Buch
19
Vorwort
21
Geleitworte
25
1 Erlebnis Amateurfunk
29
1.1 Amateurfunk, Freenet, PMR und CB-Funk
29
1.2 Funken?
30
1.3 Funkern zugehört
31
1.3.1 Buchstabieren
32
1.3.2 Q-Gruppen
33
1.3.3 Weitere betriebliche Abkürzungen
38
1.3.4 Rufzeichen
38
1.3.5 Was hört man?
39
1.4 Funkübertragung
40
1.5 Amateurfunk mithören
44
1.5.1 SDR-Empfang per Internet
44
1.5.2 SDR-Empfänger am PC
49
1.5.3 Klassische Empfangsgeräte
50
1.5.4 Bausätze
51
1.5.5 Antennen für den Empfang
51
1.6 Funkamateure persönlich kennenlernen
54
1.7 Technik als Erlebnis
56
Teil I Amateurfunktechnik
57
2 Fachrechnen
59
2.1 Basisgrößen des SI-Einheitensystems
59
2.2 Dezibelrechnung für Verstärkung und Dämpfung (Leistung)
65
2.2.1 Berechnung des Leistungs- oder Dämpfungsfaktors
67
2.2.2 Berechnung der Verstärkung in dB aus dem Leistungsfaktor
68
2.2.3 Wichtige dB- und Leistungsfaktorwerte
68
2.3 Rechnen mit Dezibelwerten
69
2.4 Dezibelrechnung für Verstärkung und Dämpfung (Spannung)
70
2.4.1 Wichtige dB- und Spannungsfaktorwerte
70
2.5 Dezibelrechnung: Leistungspegel
72
2.5.1 Wichtige Leistungspegel
72
2.6 Dezibelrechnung: Spannungspegel
73
2.7 S-Meter und dB
74
2.8 Zahlensysteme
77
2.8.1 Umrechnen von Dualzahlen
77
2.8.2 Umrechnen von Hexadezimalzahlen
79
3 Bauteilkunde
83
4 Physikalische Grundlagen
87
4.1 Spannung als Ursache
87
4.2 Strom
90
4.3 Ladungsmenge
92
4.4 Stromleitverhalten verschiedener Stoffe
94
4.4.1 Leiter
94
4.4.2 Halbleiter
95
4.4.3 Nichtleiter, Isolatoren
98
4.4.4 Zusammenfassung
98
4.5 Spezifischer Widerstand und Leitfähigkeit
100
5 Die Welt der Widerstände
103
5.1 Schaltzeichen
104
5.2 Widerstände als Bauelement
105
5.2.1 Bauausführungen von Widerständen
105
5.2.2 Wertangaben für SMD-Widerstände
108
5.2.3 Manuell veränderbare Widerstände
109
5.2.4 Widerstandsreihen
111
5.3 Berechnung von Widerständen, Spannung, Strom, Leistung
113
5.3.1 Widerstandsberechnungen im Detail (Strom und Spannung)
113
5.3.2 Widerstandsberechnungen und Leistung
114
5.4 Innenwiderstand von Strom- und Spannungsquellen
117
5.5 Leistungsanpassung
118
5.6 Serienschaltung (Reihenschaltung) von Widerständen, Spannungsteiler
119
5.7 Parallelschaltung von Widerständen (verzweigter Stromkreis)
121
5.8 Gemischte Schaltung von Widerständen
123
5.8.1 Berechnungen mit variablen Widerständen
125
5.9 Experimentieren und Simulieren
126
5.9.1 Steckplatine
126
5.9.2 Aufbau des Stromkreises und Experimente mit Widerständen
127
5.9.3 Simulation am Rechner
131
6 Elektrische Leistung
135
6.1 Wirkungsgrad
135
6.2 Elektrische Arbeit
136
7 Wechselstrom/Signale
139
7.1 Schwingungsformen
143
7.2 Berechnung der Frequenz
145
7.3 Berechnung der Periodendauer
145
7.4 Berechnung der Frequenz aus der Periodendauer
146
7.5 Berechnung der Wellenlänge
148
7.6 Berechnung des Effektivwerts
149
7.7 Spannungsmessung mit dem Oszilloskop
150
7.8 Zeigerdarstellung sinusförmiger Signale
150
7.9 Phasendifferenzen
152
7.10 Nichtsinusförmige Signale
153
8 Das elektrische Feld (elektrostatisches Feld)
159
8.1 Das elektrische Feld als Bauelement: Der Kondensator
161
8.1.1 Vom Dielektrikum zum Bauelement
161
8.1.2 Zusammenschaltung von Kondensatoren
174
8.1.3 Ladung und Entladung eines Kondensators im Gleichspannungskreis
177
9 Magnetisches Feld und Induktivitäten
181
9.1 Magnetisches Feld
181
9.1.1 Skin-Effekt und Wirbelströme
182
9.2 Induktivität (Spulen und Transformatoren)
183
9.3 Schaltzeichen für Induktivitäten
184
9.4 Induktivitäten selbst bauen
184
9.5 Induktivitäten (Bauelemente)
186
9.6 Grundlagen der Induktivität
191
9.7 Eigenschaften von Induktivitäten
192
9.7.1 Experimente
192
9.8 Vertiefung mit Berechnungen
194
9.8.1 Spulenberechnungen
194
9.8.2 Magnetische Feldstärke
196
9.8.3 Magnetische Flussdichte
198
9.9 Zusammenschaltung von Induktivitäten
199
9.10 Die Spule im Gleichstromkreis
200
9.11 Transformatoren und Übertrager
202
9.11.1 Allgemeines zu Transformatoren und Übertragern
202
9.11.2 Übersetzungsverhältnisse Spannung
207
9.11.3 Übersetzungsverhältnisse Strom
208
9.11.4 Stromdichte bei Transformatorenwicklungen
209
9.11.5 Übertrager, Impedanzen, Übersetzung von Widerstandsverhältnissen
210
9.11.6 Balun – balanced-unbalanced
212
10 R, C und L im Wechselstromkreis
215
10.1 Ohmscher Widerstand
215
10.2 Kondensator im Wechselstromkreis
216
10.2.1 Kondensatorverluste, Verlustwiderstand, Auswahl des Dielektrikums
218
10.3 Induktivität/Spule
219
10.3.1 Spulenverluste, Güte
221
10.3.2 Induktivitäten in Schaltungen und Geräten
221
10.4 Zusammenfassung
221
10.4.1 Experimente
222
10.5 Reihenschaltung von Kondensator und Widerstand
223
10.6 Reihenschaltung von Spule und Widerstand
223
10.7 Tief- und Hochpassfilter für den Audiobereich
223
10.7.1 Tief- und Hochpassfilter aus R und C oder L berechnen
224
10.7.2 Ermitteln der Spannungsverhältnisse
226
10.8 Schwingkreise mit Spulen und Kondensatoren
226
10.8.1 Schwingung im LC-Kreis
227
10.8.2 Schwingungsarten
228
10.8.3 Reihenschwingkreis
229
10.8.4 Parallelschwingkreis
231
10.8.5 Resonanzfrequenz von Schwingkreisen
233
10.8.6 Frequenzändernde Eingriffe am Schwingkreis
235
10.8.7 Bandbreite und Güte von Schwingkreisen
235
10.9 Bandfilter
242
10.9.1 Schwingquarze als Bandfilter
246
10.9.2 Hoch- und Tiefpassfilter mit Spule und Kondensator
247
10.10 Probleme in Hochfrequenzschaltungen
250
10.10.1 Experimente
250
11 Die Halbleiterdiode
253
11.1 Schaltzeichen
253
11.2 Dioden (Bauelemente)
253
11.3 Diodentypen und Eigenschaften
256
11.4 Spannungsabfall an Dioden
258
11.4.1 Experiment: Messung des Spannungsabfalls an einer Siliziumdiode 1N4001
258
11.5 Dioden in Schaltungen
260
11.5.1 LED mit Vorschaltwiderstand
260
11.5.2 Z-Diode zur Spannungsstabilisierung
261
11.5.3 Kapazitätsdiode
263
11.5.4 Spannungsbegrenzer mit antiparallelen Dioden
263
11.5.5 Entkopplung von Spannungsquellen
264
12 Der Transistor und seine Grundschaltungen
267
12.1 Schaltzeichen
267
12.2 Transistoren (Bauelemente)
268
12.2.1 Aufbau und Funktion von bipolaren Transistoren
270
12.2.2 Aufbau und Funktion von Feldeffekttransistoren
286
12.3 Integrierte Schaltkreise
291
12.3.1 Analoge ICs: Der Operationsverstärker
292
12.3.2 Digitale ICs: Logische Schaltungen
297
13 Die Elektronenröhre
303
14 Schaltungskunde: Stromversorgung
307
14.1 Schaltnetzteil vs. klassische Längsregelung
307
14.2 Berechnung einfacher Versorgungsschaltungen
307
14.3 Gleichrichtung
308
14.4 Gleichspannungsrückgewinnung bzw. Spannungsvervielfacher
313
14.5 Spannungsglättung
314
14.6 Spannungsregelung
316
14.7 Spannungsregelung mit Festspannungsreglern
318
14.8 Funktionsweise von Schaltnetzteilen
321
14.9 Rückwirkungen in das Stromnetz, Störungen
321
14.10 Hochspannungsgleichrichter
322
15 Grundlagen der elektronischen Schwingungserzeugung
323
15.1 Oszillator (Schwingungserzeuger)
323
15.1.1 Rückkopplung als Grundlage der Schwingungserzeugung
324
15.1.2 Oszillatoren: Der richtige Messpunkt an Oszillatoren
329
15.1.3 Zusammenfassung zu Oszillatoren
329
15.2 Phasenregelkreise, PLL
329
15.2.1 Der Phasenvergleicher ?
330
15.2.2 Der Teiler
332
15.2.3 Der VCO
332
15.2.4 Der Tiefpassfilter
333
15.3 Direkte digitale Synthese (DDS)
333
16 Sende- und Empfangstechnik
335
16.1 Sendearten, Modulation
335
16.1.1 Sendearten und deren Kennzeichnung
336
16.1.2 Eigenschaften verschiedener Modulationsarten
337
16.1.3 Intermodulation und Kreuzmodulation
348
16.1.4 Vertiefung zu Modulationsarten
349
16.1.5 Praktische Darstellung von modulierten Signalen
349
16.1.6 Morsetelegrafie (CW)
350
16.2 Betriebsarten
351
16.2.1 Richtungsangaben in der Kommunikation
351
16.2.2 Übersicht der Betriebsarten im Amateurfunk
353
16.3 Modulator und Demodulator
359
16.3.1 Amplitudenmodulation (AM)
359
16.3.2 Einseitenband, Single Sideband (SSB)
363
16.3.3 Frequenzmodulation (FM)
368
16.3.4 Phasenmodulator
372
16.4 Arbeit mit Blockschaltbildern
373
16.5 Arbeitsweise von Empfängern
375
16.5.1 Digitale Signalverarbeitung in Empfängern und Sendern
392
16.5.2 Bedienung von Empfängern, Sendern und Funkgeräten
393
16.6 Sendetechnik
396
16.6.1 Einzelne Senderbaugruppen
396
16.6.2 Transverter (»Nachsetzer«)
402
16.6.3 (Leistungs-)Verstärker in Sendern
403
16.6.4 Details zum SSB-Sender
408
16.6.5 Details zum VHF-FM-Sender
412
16.6.6 Senderschaltungen mit Transistoren
412
16.6.7 Senderschaltungen mit Röhren
415
16.6.8 Leistungsmessung
416
16.6.9 Leistungsangaben
417
16.7 Unerwünschte Aussendungen vermindern
418
17 Antennen
423
17.1 Antennenformen
423
17.2 Korrekturfaktor (Verkürzungsfaktor)
426
17.3 Der Dipol und seine Varianten
426
17.3.1 Horizontales und vertikales Strahlungsdiagramm
427
17.3.2 Strom- und Spannungsverteilung beim Halbwellendipol
429
17.3.3 Außermittig gespeiste Halbwellenantennen
431
17.4 Dipol-Weiterentwicklungen: Trapantennen, W3DZZ
434
17.4.1 Die W3DZZ-Antenne
434
17.4.2 Trapantennen allgemein
435
17.5 Die G5RV-Antenne
436
17.6 Der Faltdipol
437
17.7 Die Delta-Loop (Dreiecksschleife)
437
17.8 Die Quadantenne
438
17.9 Praxis: Drahtantennen bauen
439
17.10 Richtantennen
440
17.10.1 Aufbau von Yagiantennen
440
17.10.2 Details zu Yagi- und Richtantennen
441
17.11 Vertikalantennen und Rundstrahlantennen
445
17.12 Praxis: Besondere Antennenformen
450
17.12.1 Magnetische Ringantennen
450
17.12.2 Aperiodische Antenne: die T2FD (Tilted Terminated Folded Dipole)
454
17.13 Verkürzung von Antennen
455
17.14 Polarisation von Antennen
456
17.15 Installation von Sendeantennen
458
18 Übertragungsleitungen
459
18.1 Allgemeines zu Übertragungsleitungen
459
18.2 Paralleldrahtleitung
460
18.3 Koaxialkabel
462
18.3.1 Aufbau von Koaxialkabeln
462
18.3.2 Berechnung des Wellenwiderstands Z
463
18.3.3 Verminderte Ausbreitungsgeschwindigkeit
464
18.3.4 Der Verkürzungsfaktor k
465
18.3.5 Kabeldämpfung
466
18.4 Übersicht über Koaxialkabel
468
18.5 Steckverbinder für Koaxialkabel
469
19 Stehwellen und Leistungsrückfluss
473
20 Mantelwellen
479
21 Anpassung, Transformation und Symmetrierung
481
21.1 Die ?/4-Leitung
481
21.2 Die ?/2-Leitung
484
21.3 Symmetrierung
485
22 Elektromagnetisches Feld
489
22.1 Polarisation von Antennen
489
22.2 »Von der Antenne in den Äther«
491
22.3 Wellenausbreitung der Kurzwelle
493
22.3.1 Bodenwellenausbreitung
494
22.3.2 Vorgänge in der Ionosphäre
494
22.3.3 Sonnenfleckentätigkeit und Ionosphäre
495
22.3.4 Partikelstrom, Sonnenwind
495
22.3.5 Schichten der Ionosphäre (Übersicht)
496
22.3.6 MUF & Co. im Detail
498
22.4 UKW-Ausbreitung
501
22.4.1 Normales Ausbreitungsverhalten
501
22.4.2 Troposphärische Überreichweiten
502
22.4.3 Sporadic-E
503
22.4.4 Aurora
503
23 Leistung und Feldstärke
505
23.1 Effektiv abgestrahlte Leistung am Dipol (ERP) und am isotropen Strahler (EIRP)
505
23.2 Errechnung der EIRP aus Sendeleistung und Antennengewinn dBi
507
23.3 EIRP/ERP des Rückverhältnisses bei Richtantennen
508
23.4 Feldstärkeberechnungen
508
23.5 Personenschutz, Berechnung von Schutzabständen
509
24 Messungen und Messgeräte
515
24.1 Arten der Messwerke
516
24.1.1 Drehspulmesswerke
517
24.1.2 Dreheisenmesswerke
519
24.1.3 Einbaulagen analoger Messinstrumente
520
24.1.4 Digitale Messinstrumente
520
24.2 Messbereichserweiterungen
521
24.3 Arbeiten mit dem Multimeter/Vielfachmessgerät
522
24.4 Widerstandsmessung
527
24.5 Empfindlichkeit und Innenwiderstand von Messinstrumenten für Strom- und Spannungsmessungen
528
24.6 Genauigkeit von Messinstrumenten
529
24.7 Details zu Strom- und Spannungsmessungen
531
24.7.1 Bestimmung der Eingangsleistung
531
24.8 Berücksichtigung des Innenwiderstands der Messgeräte bei Messungen
532
24.9 Hilfsschaltungen für Messaufgaben
533
24.9.1 Künstliche Antenne/Dummy Load
533
24.9.2 HF-Tastkopf
534
24.9.3 Leistungsmesskopf
536
24.10 Der Absorptionsfrequenzmesser
538
24.11 (Einfacher) Feldstärkeanzeiger
539
24.12 Das Dipmeter
539
24.13 Das Stehwellenmessgerät (SWR-Meter)
542
24.14 Das Oszilloskop
545
24.15 Der Frequenzzähler
549
25 Störungen & Co.
553
25.1 Störungen des Empfangs
553
25.2 Einströmungen
554
25.3 Einstrahlungen in Geräte
557
25.4 Empfangsstörungen durch Korrosion an Antennenanschlüssen
558
25.5 Einstreuungen in das Stromnetz
558
25.6 Störungen beim Sendebetrieb vermeiden
559
25.7 Vorgehensweise im Störungsfall
560
25.7.1 Vorbereitung
560
25.7.2 Vorgehen beim Nachbarn
560
26 Sicherheit
563
Teil II Praxis und Projekte
567
27 SDR-Empfang mit dem SDRplay RSP2pro
569
28 Nach bestandener Prüfung – Stationsaufbau
577
28.1 Funkgeräte – Typenkunde
577
28.1.1 Handfunksprechgeräte
577
28.1.2 Portabelfunkgeräte
580
28.1.3 Mobilgerät, im Kraftwagen, portabel und als Feststation
582
28.1.4 Geräte für den stationären Einsatz
583
28.1.5 Zusammenfassung
584
28.2 Aufbewahrung und Funkmöbel
584
28.3 Antennenwahl
586
28.3.1 Wenn gar nichts geht …
586
28.3.2 Was nehmen?
587
28.3.3 Zuleitungen
589
28.4 Musteraufbau – BEMV-Erklärung
590
29 Antennenbau für Einsteiger
605
29.1 Projekt: Ein Dipol für das 10-m-Band
605
29.1.1 Bauteile
605
29.1.2 Berechnung
608
29.1.3 Zurichten der Teile
608
29.1.4 Erster Aufbau
608
29.1.5 Abgleich
609
29.2 Drahtantennen richtig spannen
613
29.3 Die »magnetische Antenne« – eine Sonderform unter den Antennen
614
29.3.1 Materialbedarf
615
29.3.2 Maße und Material für den Rahmen
615
29.3.3 Abstimmbox (Gehäuse und Kondensator)
616
29.3.4 Fernabstimmung
618
29.3.5 Koppelschleife
621
29.3.6 Aufgebaut!
621
29.4 Aufbau von industriell hergestellten Antennen
624
29.5 Von Masten und Rotoren
625
30 Funkbetrieb außerhalb der eigenen vier Wände
627
30.1 Stromversorgung
627
30.1.1 Kabelverbindungen
627
30.1.2 Energiequellen
630
30.1.3 »Strom verpackt«
632
30.1.4 Spannungs- und Strommessgerät im Eigenbau
636
30.1.5 Laderegler
643
30.1.6 Quellen für den Ladestrom
645
30.2 Funkkoffer
648
30.3 Antennen für den Portabeleinsatz
648
31 Amateurfunk digital
655
31.1 DMR, DMR+, Brandmeister
655
31.2 D-STAR
658
31.3 C4FM
658
31.4 FreeDV
658
31.5 PSK31 und FT8 (WSJT)
659
31.6 Das HAMNET
660
31.7 Funkgerät und PC verbinden
661
32 Morsen
665
32.1 Welche Taste?
666
32.2 Morsen lernen
667
Index
669