Netzwerksynthese

Unterteilt man das elektrotechnische Fachwissen in Grundwissen und angewandtes Wissen, dann gehort die Netzwerktheorie zweifellos zum Grundwissen, welches yom Wandel der Technologie weitgehend unbertihrt bleibt. Dieses Buch befaBt sich mit der Synthese linearer zeitinvarianter passiver und ak tiver Zwei- und Vierpole aus endlich vielen konzentrierten idealen Bauelementen. Es handelt sich urn eine axiomatische Theorie, die im Gegensatz zur Netzwerkanalyse kein Gegensttick in der theoretischen Mechanik hat. In den einzelnen Kapiteln wird dargelegt, was die verschiedenen Netzwerkklassen theoretisch leisten, bzw. prinzipiell mcht leisten konnen, und wie man systematisch Schaltungen mit zulassig vorgeschriebenen Eigenschaften findet. Der Schwerpunkt der Darstellung liegt auf der Synthese passiver LC-, RC- und RLC-Vierpole. Dabei finden die in amerikanischen Lehrbtichern weitgehend unbekannt gebliebenen klassischen Bei trage von H. Piloty und W. Bader besondere Berticksichtigung. Fragen der Approxi mation technischer Forderungen durch zulassige Funktionen werden in Kapitel 6 be rtihrt, wo einige der bekanntesten Standardapproximationen fUr Dampfung und Phase beschrieben sind, urn Anwendungsmoglichkeiten zu verdeutlichen. GroBer Wert wurde auf ausfUhrliche Erklarungen und Vollstandigkeit der Beweise ge legt. Bei der Herleitung der notwendigen Netzwerkeigenschaften wird haufig und mit Vorteil der Satz von Tellegen benutzt, wodurch lange Darlegungen von Zusammen hangen aus der Netzwerkanalyse und die EinfUhrung fiktiver komplexer Ubertrager tiberfltissig werden. Dies und die mehr als siebzlg durchgerechneten Zahlenbeispiele sollen dazu dienen, sowohl das "Wie" als auch das "Warum" der einzelnen Verfahren in einleuchtender Weise klarzumachen. GroBe Teile des Textes dtirften nicht nur an Hochschulen, sondern auch an Ingenieurschulen lehrbar sein.

Inhalt

1. Definitionen und Grundlagen der Netzwerktheorie.- 1.1 Zeitfunktion und Spektrum.- 1.2 Die wichtigsten Netzwerkelemente und ihre Beschreibung im Zeit- und Frequenzbereich.- 1.3 Netzwerksätze und Netzwerkfunktionen.- 2. Synthese passiver Zweipole aus zwei Elementetypen.- 2.1 LC-Zweipole.- 2.2 RC-Zweipole.- 2.3 Gyrator/C-Zweipole.- 3. Synthese allgemeiner passiver Zweipole.- 3.1 Notwendige und hinreichende Bedingungen.- 3.2 Eigenschaften positiv reeller Funktionen.- 3.3 Prüfung auf positiv reelle Funktion.- 3.4 Syntheseverfahren für passive Zweipole.- 3.5 Teile positiv reeller Funktionen.- 4. Allgemeine Vierpoleigenschaften und spezielle Vierpoltypen.- 4.1 Der Umkehrungssatz der Vierpoltheorie.- 4.2 Übertragungseigenschaften von Vierpolen.- 4.3 Eigenschaften spezieller Vierpolschaltungsstrukturen.- 5. Synthese passiver LC-Vierpole.- 5.1 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für LC-Vierpolmatrizen.- 5.2 Synthese passiver LC-Vierpole mit vorgeschriebener [Z]-Matrix durch Partialbruchschaltungen.- 5.3 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für vorgegebene Übertragungseigenschaften passiver LC-Vierpole.- 5.4 Spezielle Realisierungsmethoden für vorgeschriebene Wirkungsfunktionen.- 6. Approximationen.- 6.1 Tiefpaßapproximation durch LC-Potenzfilter.- 6.2 Tiefpaßapproximation durch LC-Tschebyscheffilter.- 6.3 Tiefpaßapproximation durch LC-Cauerfilter.- 6.4 Approximation beliebiger Dämpfungsverläufe, Frequenztransformationen.- 6.5 Approximation linear ansteigender Phase durch LC-Vierpole.- 7. Synthese allgemeiner passiver Vierpole.- 7.1 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für RC-Vierpolmatrizen [Z], [Y] und [A].- 7.2 Synthese passiver RC-Vierpole mit vorgeschriebener [Z]-Matrix durchPartialbruchschaltungen.- 7.3 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für vorgegebene Übertragungseigenschaften passiver RC-Vierpole.- 7.4 Spezielle Syntheseverfahren für passive RC-Vierpole.- 7.5 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für Vierpolmatrizen reziproker passiver Vierpole.- 7.6 Realisierung der [Z]- und [Y]-Matrix des reziproken passiven Vierpols nach C. Gewertz.- 7.7 Übertragungseigenschaften des reziproken passiven Vierpols und Realisierungvorgeschriebener Übertragungseigenschaften durch Vierpole konstanten Eingangswiderstandes.- 8. Allgemeines zur Theorie aktiver Netzwerke.- 8.1 Stabilität.- 8.2 Einige weitere aktive Netzwerkelemente.- 8.3 Eigenschaften und Synthese von ±RC-Netzwerken.- 8.4 Kurzer Überblick über weitere Klassen aktiver Netzwerke.- 9. Synthese aktiver RC-Zwei- und Vierpole unter Verwendung eines oder zweier aktiver Schaltelemente.- 9.1 Synthesemethoden unter Verwendung gesteuerter Quellen.- 9.2 Synthesemethoden unter Verwendung von Operationsverstärkern.- 9.3 Synthesemethoden unter Verwendung von Negativimpedanzkonvertern.- 9.4 Kurzer Überblick über weitere Verfahren zur Synthese aktiver RC-Netzwerke.- 10. Empfindlichkeitsprobleme.- 10.1 Empfindlichkeitsdefinitionen und-berechnungen.- 10.2 Empfindlichkeitsminimisierung durch Horowitzzerlegung.- 10.3 Einige Bemerkungen zur Empfindlichkeitsminimisierung.- Namen- und Sachverzeichnis.