Ziel dieser Diplomarbeit war es, einen praktischen Leistungsverstärker für das Amateurfunkband im UHF- Bereich zu entwickeln. Dieses erstreckt sich von 430 - 440 MHz, wurde aber im Rahmen dieser Diplomarbeit auf 430 - 450 MHz erweitert. Der geforderte Verstärker soll als sekundäre Stufe zu einem Handfunkgerät dienen. Das Handfunkgerät liefert eine Ausgangsleistung von 500 mW, der Verstärker soll diese Ausgangsleistung auf 40 W erhöhen. Der Verstärker soll gesetzeskonform gemäss Bestimmungen des Bakoms (Bundesamt für Kommunikation) ausgeführt sein. Die Arbeit beinhaltet die Entwicklung von drei Komponenten: Den eigentlichen Verstärker, das Ausgangsfilter sowie den automatischen Sende- und Empfangsumschalter. Für den Verstärker konnte mit dem Modul M57788MR von Mitsubishi ein vollintegrierter Baustein gefunden werden, der die gewünschten Leistungsdaten erfüllt. Er ist ein- und ausgangsseitig bereits angepasst. Da der Verstärker im C-Betrieb arbeitet, entstehen Harmonische, die durch das Ausgangsfilter eliminiert werden müssen. Das Ausgangsfilter wurde mit Leitungsresonatoren realisiert. Es besteht im Wesentlichen aus zwei gekoppelten Schwingkreisen, die eine Unterdrückung der Harmonischen von -60dBc gewährleisten. Da das Funkgerät über nur einen Antennenanschluss verfügt, wurde zudem ein Sende- und Empfangsumschalter nötig. Dieser soll das Ausgangssignal beim Senden vom Funkgerät über den Verstärker zur Antenne schalten. Beim Empfangen soll das Signal automatisch von der Antenne direkt zum Funkgerät geschaltet werden. Als kritisch erwies sich die Sperrdämpfung des Sende- und Empfangsumschalters. Sie muss genügend hoch sein (ca. 40dB), um ein Schwingen des Verstärkers zu verhindern. Entstanden ist ein voll funktionsfähiger Verstärker, der in der Amateurfunk-Praxis eingesetzt werden kann. Durch den breiten Frequenzbereich des Verstärkers (410 - 460 MHz) wäre auch eine Anwendung im Betriebsfunk möglich.

Die Idee dieser Diplomarbeit ist es, einen breitbandigen Empfänger zu entwerfen, mit dem man alle analog ausgestrahlten Sender von 100 kHz bis 500 MHz empfangen kann. In diesem Frequenzband findet man unter anderem sämtliche terrestrisch ausgestrahlten Radio- und Fernsehsender, sowie auch sämtliche analogen Funkdienste wie zB. CB-, Amateur- oder auch Flugfunk.

Das von uns entwickelte System verarbeitet das empfangene Signal soweit, bis es auf einen externen Demodulator gegeben werden kann. Nachdem das Signal, das von der Antenne kommt, gefiltert und verstärkt wurde, wird es im ersten Mischer auf eine erste Zwischenfrequenz bei 1 GHz gebracht. So ist es möglich, den ganzen geforderten Frequenzbereich mit einem Lokaloszillator umzusetzen. In den weiteren Mischstufen wird dann schrittweise heruntergemischt und das Empfangssignal bandbegrenzt. Am Ausgang des 3. Mischers liegt eine Zwischenfrequenz von 10.7 MHz und nach dem 4. Mischer eine solche von 455 kHz vor. Dies sind die Standard-Zwischenfrequenzen, wie sie in jedem AM/FM Radioempfänger verwendet werden. Zur Demodulation können wir dann auch normale Radio-Demodulatoren verwenden, die man frei kaufen kann.

Die Schwierigkeit beim Bau eines Empfängers ist es, die sehr schwachen Signale, die über die Antenne aufgefangen werden, zu verarbeiten. Diese Signale sind unter Umständen so schwach, dass sie sich kaum vom vorhandenen Rauschen abheben. Die Signale müssen also im Empfänger verstärkt werden, ohne dass dabei zuviel zusätzliches Rauschen dazukommt. Bei der Auslegung der Schaltungen und bei der Auswahl der Bausteine musste demnach auf eine möglichst rauscharme Bauweise geachtet werden.

Nach einigen Versuchen funktionierten schliesslich alle wichtigen Module wie erwartet. Um einen kompletten Empfänger zu erhalten, müssten noch ein benutzerfreundliches Bedienteil und mehrere umschaltbare Demodulatoren für die verschiedenen Modulationsarten gebaut werden, was wir aus Zeitgründen nicht fertig s

Für ein künftiges Produkt im Zusammenhang mit der leistungsabhängigen Schwerverkehrsabgabe (LSVA) benötigt die Firma Elektrobit in Bubikon einen Oszillator bei 5.8 GHz. Diese Diplomarbeit hat die Entwicklung, den Aufbau und das Austesten eines Prototypen zum Ziel gehabt. Es wurden verschiedene Prinzipien von Hochfrequenzoszillatoren untersucht und miteinander verglichen. Um die bestehenden Spezifikationen erfüllen zu können, insbesondere das geringe Phasenrauschen, wurde ein Negativ-Widerstands-Oszillator mit dielektrischem Resonator als frequenzbestimmendes Element gewählt. Als Entwicklungsumgebung stand dazu das Hochfrequenztechnik-Entwicklungstool Microwave-Office zur Verfügung. Dieses Werkzeug machte es möglich, die komplette Schaltung schon am Computer zu simulieren und deren Funktionalität abzuschätzen. So konnte im dritten Anlauf eine Schaltung aufgebaut werden, welche die Spezifikationen recht gut erfüllt. Am störendsten ist dabei die um 160 MHz zu hohe Oszillationsfrequenz. Durch schaltungstechnische Optimierung und Verwendung geeigneterer Bauteile, im Speziellen dem Resonator, sollte es aber möglich sein, diese Probleme zu beseitigen. In einem weiteren Entwicklungsschritt muss dieser Oszillator noch über einen Phase-Locked-Loop (PLL) an eine Quarzreferenz gebunden werden, womit weitere Mängel, wie die mechanische und thermische Instabilität ebenfalls beseitigt werden können.

Für Informationen zu dieser Arbeit wende man sich an Prof. Ulrich Gysel.