feature: contributions from Karsten Merker (DH1KM)

README.md

@@ -16,7 +16,7 @@ Bitte nenne als Urheber (Mitwirkendenliste):
 
 > 50ohm.de–Autorenteam, koordiniert durch das AJW-Referat des DARC e. V.
 > 
-> Matthias Amberg (DG4MA), Henrik Bartels (DL6OCH), Jan Behrens (DL9JBE), Helmut Berka (DL2MAJ), Mathias Dahlke (DJ9MD), Michael Danowski (DK6QW), Christian Dasch (DO1CMD), Sabrina Deharde (DO7XK), Lucas Ebersberger (DA1EE), Dennis Eisold (DN9KGB), Klaus Finkenzeller (DL5MCC), Christoph Fischer (DC6GF), Michael Funke (DL4EAX), Tim Grelka (DA2TG), Michael Groni (DB7YI), Prof. Dr. Michael Hartje (DK5HH), Christian Hillmer (DM7EE), Ronny Jerke (DG2RON), Prof. Dr. Matthias Jung (DL9MJ), Thomas Kamp (DF5JL), Erich Kless (DD4UQ), Karlheinz Krause (DL4DBY), Stephan Kregel (DG1HXJ), Dr. Andreas Krüger (DJ3EI), Michael Lowack (DK1KC), Rüdiger Maaß (DF7LYN), Ralf Mahler (DF1RM), Daniel Mittendorf (DK5WP), Michael Moller (DG9NDT), Felix Pfannkuch (DF3LX), Christian Reiber (DL8MDW), Harald Rode (DL4HR), Florian Schmid (DL1FLO), Prof. Dr. Herrmann Schumacher (DF2DR), Alexander Schumacher (DL1ASN), Marco Schwan (DC8WAN), Prof. Dr. Klaus Solbach (DK3BA), Caspar Heinrich Nicolas Spethmann, Björn Swierczek (DL1PZ), Aaron Thielmann (DB9TT), Carmen Weber (DM4EAX), Lars Weiler (DC4LW), Daniel Wendt-Fröhlich (DL2AB), Severin Wiedemann (DL9SW), Emile Hansmaennel
+> Matthias Amberg (DG4MA), Henrik Bartels (DL6OCH), Jan Behrens (DL9JBE), Helmut Berka (DL2MAJ), Mathias Dahlke (DJ9MD), Michael Danowski (DK6QW), Christian Dasch (DO1CMD), Sabrina Deharde (DO7XK), Lucas Ebersberger (DA1EE), Dennis Eisold (DN9KGB), Klaus Finkenzeller (DL5MCC), Christoph Fischer (DC6GF), Michael Funke (DL4EAX), Tim Grelka (DA2TG), Michael Groni (DB7YI), Prof. Dr. Michael Hartje (DK5HH), Christian Hillmer (DM7EE), Ronny Jerke (DG2RON), Prof. Dr. Matthias Jung (DL9MJ), Thomas Kamp (DF5JL), Erich Kless (DD4UQ), Karlheinz Krause (DL4DBY), Stephan Kregel (DG1HXJ), Dr. Andreas Krüger (DJ3EI), Michael Lowack (DK1KC), Rüdiger Maaß (DF7LYN), Ralf Mahler (DF1RM), Karsten Merker (DH1KM), Daniel Mittendorf (DK5WP), Michael Moller (DG9NDT), Felix Pfannkuch (DF3LX), Christian Reiber (DL8MDW), Harald Rode (DL4HR), Florian Schmid (DL1FLO), Prof. Dr. Herrmann Schumacher (DF2DR), Alexander Schumacher (DL1ASN), Marco Schwan (DC8WAN), Prof. Dr. Klaus Solbach (DK3BA), Caspar Heinrich Nicolas Spethmann, Björn Swierczek (DL1PZ), Aaron Thielmann (DB9TT), Carmen Weber (DM4EAX), Lars Weiler (DC4LW), Daniel Wendt-Fröhlich (DL2AB), Severin Wiedemann (DL9SW), Emile Hansmaennel
 
 ## Prüfungsfragen
 

contents/solutions/AD508.md

@@ -0,0 +1,22 @@
+Das Schaltbild zeigt eine Oszillatorschaltung, deren Schwingfrequenz
+sich aus der Resonanzfrequenz eines Parallelschwingkreises ergibt.
+
+Die induktive Komponente dieses Schwingkreises besteht aus der Spule,
+die kapazitive Komponente des Schwinkreises setzt sich aus mehreren
+Teilen zusammen:
+
+* den der Spule benachbarten Kondensatoren
+* der Kapazitätsdiode
+
+Die Kapazität der Kondensatoren ist konstant, aber die Kapazität
+der Kapazitätsdiode ist abhängig von der an ihr anliegenden
+Spannung. Wenn über den Eingangswiderstand ganz links ein
+Audiosignal zugeführt wird, ändert sich die an der Kapazitätsdiode
+anliegende Spannung mit der Amplitude des Audiosignals. Mit Änderung der
+Spannung ändert sich die Kapazität der Kapazitätsdiode, mit der Änderung
+der Kapazität ändert sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises
+und damit die Ausgangsfrequenz des Oszillators, d.h. aus einer
+Amplitudenänderung des Eingangssignals wird eine Frequenzänderung des
+Ausgangssignals, und das ist *Frequenzmodulation*.
+
+Aus diesem Grund zeigt die Schaltung einen Modulator zur Erzeugung von frequenzmodulierten Signalen.

contents/solutions/AD509.md

@@ -0,0 +1,44 @@
+Vom Mikrofon wird ein Audiosignal erzeugt. Der Kasten mit dem Dreieck
+stellt einen Verstärker dar. Aufgrund der Angabe
+"$\qtyrange{0,3}{3,4}{\kilo\hertz}$" ist ersichtlich, dass dieser
+Verstärker selektiv arbeitet, also quasi einen integrierten Bandpass
+hat, und nur den Frequenzbereich zwischen $\qty{300}{\hertz}$ und
+$\qty{3,4}{\kilo\hertz}$, also Audio, verstärkt.
+
+Die beiden antiparallel geschalteten Dioden wirken als "harte"
+Amplitudenbegrenzung für das Ausgangssignal des Verstärkers. Solange
+die Amplitude des Signals unterhalb der Flussspannung der jeweiligen
+Diode liegt, leitet die Diode nicht. Steigt die Amplitude des Signals
+aber über die Flussspannung der Diode, fängt diese ab Erreichen der
+Flussspannung an zu leiten und begrenzt damit den Signalpegel auf die
+Höhe der Flussspannung (bei einer Siliziumdiode wären das ca.
+$\qty{0,7}{\volt}$). Durch die beiden antiparallel geschalteten
+Dioden geschieht das für beide Halbwellen - die eine Diode beschneidet
+die positive Halbwelle, die andere Diode die negative Halbwelle.
+
+Das Potentiometer wirkt als einstellbarer Spannungsteiler, d.h. damit
+kann die Amplitude des Audiosignals zwischen $\qty{0}{\volt}$ und dem
+Maximum, dass sich durch die Flussspannung der Dioden ergibt,
+eingestellt werden.
+
+Der $\qty{3}{\kilo\hertz}$-Tiefpass ganz rechts filtert
+Frequenzanteile über $\qty{3}{\kilo\hertz}$ aus.
+
+Die maßgebliche Bandbreite eines FM-Signals (die sogenannte
+"Carson-Bandbreite") wird durch zwei Komponenten beeinflusst: durch den
+FM-Hub, der wiederum unmittelbar von der Amplitude des Audiosignals
+abhängt, und durch die höchste Frequenz im Audiosignal.
+
+Da die zulässige Bandbreite eines Sendesignals gesetzlich beschränkt
+ist, muss sichergestellt sein, dass diese durch einen Sender nicht
+überschritten werden kann. Diese Schaltung begrenzt beide
+Komponenten:
+
+* die Dioden begrenzen die Amplitude des Audiosignals und damit auch
+  den FM-Hub
+
+* der Tiefpassfilter begrenzt die höchste Frequenz im Signal
+
+Die korrekte Antwort auf die Frage ist daher "Die Hubbegrenzung und
+Hubeinstellung bei FM-Funkgeräten". Die Hubbegrenzung erfolgt durch
+die Dioden, die Hubeinstellung durch das Potentiometer.

contents/solutions/AD801.md

@@ -0,0 +1,13 @@
+Sofern man die gezeigte Schaltung nicht unmittelbar als Dämpfungsglied
+(in diesem Fall in Form eines T-Netzwerks) erkennt, kann man die Aufgabe
+auch im Ausschlussverfahren lösen:
+
+* Ein Hoch- oder Tiefpass müsste ein Bauteil mit einem frequenzabhängigen
+  Widerstand - also einen Kondensator oder eine Spule - enthalten. Das
+  ist hier aber nicht der Fall.
+
+* Ein Verstärker müsste ein aktives Element wie einen Transistor
+  enthalten. Das ist hier ebenfalls nicht der Fall.
+
+Damit bleibt im Ausschlussverfahren nur die Antwort "Dämpfungsglied"
+übrig.

contents/solutions/AD802.md

@@ -0,0 +1,13 @@
+Sofern man die gezeigte Schaltung nicht unmittelbar als Dämpfungsglied
+(in diesem Fall in Form eines Pi-Netzwerks) erkennt, kann man die Aufgabe
+auch im Ausschlussverfahren lösen:
+
+* Ein Hoch- oder Tiefpass müsste ein Bauteil mit einem frequenzabhängigen
+  Widerstand - also einen Kondensator oder eine Spule - enthalten. Das
+  ist hier aber nicht der Fall.
+
+* Ein Verstärker müsste ein aktives Element wie einen Transistor
+  enthalten. Das ist hier ebenfalls nicht der Fall.
+
+Damit bleibt im Ausschlussverfahren nur die Antwort "Dämpfungsglied"
+übrig.

contents/solutions/AF208.md

@@ -0,0 +1,29 @@
+Bei der Frage nach der geringsten möglichen Bandbreite und der
+höchsten Flankensteilheit ergibt sich folgende Rangfolge von gut zu
+schlecht:
+
+1. Quarzfilter
+2. Keramikfilter
+3. LC-Filter
+4. RC-Filter
+
+Quarzfilter sind die beste Wahl, wenn man einen sehr schmalen (d.h.
+nur wenige $\unit{\kilo\hertz}$ oder sogar nur einige hundert
+$\unit{\hertz}$ breiten) und steilflankigen Filter benötigt (z.B. als
+ZF-Filter für CW- oder SSB-Signale).
+
+Keramikfilter funktionieren ähnlich wie Quarzfilter, haben aber etwas
+schlechtere elektrische Eigenschaften als Quarzfilter.
+
+LC-Filter und RC-Filter sind für Einsatzgebiete wie CW- oder
+SSB-Filter nicht geeignet. Man erreicht mit ihnen weder vergleichbar
+schmale Filterbandbreiten noch eine vergleichbare Flankensteilheit.
+Ein LC-Filter ist steilflankiger als ein RC-Filter, da im RC-Filter
+nur ein frequenzabhängiges Bauteil (der Kondensator) enthalten ist,
+wogegen im LC-Filter beide Bauteile frequenzabhängig sind.
+
+Wenn eher breite Filter benötigt werden, also z.B. bei einem
+Bandpass, der ein ganzes Amateurfunkband durchlassen soll, sind
+Quarze oder Keramikresonatoren wiederum ungeeignet, weil sich damit
+so breite Filter nicht realisieren lassen. Hierfür kommen LC-Filter
+zum Einsatz.

contents/solutions/AF305.md

@@ -0,0 +1,39 @@
+In der ersten Stufe (NF) wird ein Audiosignal erzeugt. Um dieses
+Audiosignal auf die Zwischenfrequenz (ZF) umzusetzen, wird es in
+der zweite Stufe - dem Balancemodulator - mit dem Signal des CO
+(Quarzoszillator) gemischt.
+
+Bei einem idealen Balancemodulator entstehen durch den Mischvorgang
+aus den beiden eingespeisten Signalen (hier NF und CO) am Ausgang nur
+zwei neue Signale: die frequenzmäßige Summe und die frequenzmäßige
+Differenz der beiden Eingangssignale. Die frequenzmäßige Summe bildet
+das obere Seitenband (USB), die frequenzmäßige Differenz bildet das
+untere Seitenband (LSB). Als Analogschaltung lässt sich allerdings
+kein 100% idealer Balancemodulator konstruieren, so dass in der
+Praxis am Ausgang neben USB und LSB auch noch einige weitere Signale
+anliegen (in der Amplitude abgesenkte Reste der beiden
+Eingangssignale sowie weitere Mischprodukte).
+
+Von einem SSB-Sender soll nur genau das gewünschte Seitenband (mit
+einer Breite von maximal $\qty{2,7}{\kilo\hertz}$) ausgesendet
+werden - nichts darunter und nichts darüber, d.h. man benötigt an
+der Position des Fragezeichens einen Bandpass mit einer Bandbreite
+von maximal $\qty{2,7}{\kilo\hertz}$ und einer hohen
+Flankensteilheit, der nur das gewünschte Seitenband durchlässt. Das
+ist als analoge Schaltung nur mit einem Quarzfilter zu realisieren.
+
+Die übrigen Antworten können aus mehreren Gründen nicht richtig
+sein:
+
+* Benötigt wird ein Bandpass, denn sowohl alles oberhalb als auch
+  alles unterhalb des gewünschten Seitenbandes muss ausgefiltert
+  werden. Ein Tiefpass oder Hochpass würde jeweils nur entweder
+  oberhalb bzw. unterhalb des gewünschten Seitenbandes filtern.
+
+* Unabhängig davon wäre die für einen Seitenbandfilter erforderliche
+  hohe Flankensteilheit mit RC- oder RL-Gliedern nicht zu erreichen;
+  diese erreicht man nur mit einem Quarzfilter.
+
+* Ein Notchfilter wäre an dieser Stelle unsinnig, denn er ist das
+  genaue Gegenteil eines Bandpasses - ein Notchfilter filtert einen
+  schmalen Bereich aus und lässt alles andere passieren.

contents/solutions/AF310.md

@@ -0,0 +1,22 @@
+Das Schaltbild zeigt einen Schwingkreis, bei dem ein Teil
+der Schwingkreiskapazität durch eine Kapazitätsdiode gebildet wird.
+
+Die Kapazität der Kapazitätsdiode ist abhängig von der an ihr
+anliegenden Spannung. Über den Widerstand wird an der Kapazitätsdiode
+zunächst eine Gleichspannung angelegt, aus der sich eine
+bestimmte Kapazität der Kapazitätsdiode ergibt.
+
+Wenn über die Drosselspule und den Koppelkondensator auf der linken
+Seite ein Audiosignal zugeführt wird, überlagert sich dieses
+Audiosignal mit der über den Widerstand zugeführten Gleichspannung,
+d.h. die Spannung an der Kapazitätsdiode schwankt mit der Amplitude
+des Eingangssignals.
+
+Mit Änderung der Spannung ändert sich die Kapazität der
+Kapazitätsdiode und mit der Änderung der Kapazität ändert sich die
+Resonanzfrequenz des Schwingkreises.
+
+Der Schwingkreis ist der frequenzbestimmende Teil der nachfolgenden
+Oszillatorschaltung, d.h. aus der Amplitudenänderung des
+Eingangssignals wird eine Änderung der Ausgangsfrequenz des
+Oszillators, und das ist Frequenzmodulation.

contents/solutions/AJ106.md

@@ -0,0 +1,5 @@
+Das für die Lösung maßgebliche Stichwort ist "Gleichrichtung". Eine
+Gleichrichtung erfolgt an einer Diode bzw. allgemeiner an einem
+Halbleiter-PN-Übergang. Von den vier angebotenen Antwortmöglichkeiten
+beinhaltet nur eine einen PN-Übergang, nämlich die Antwort "an einem
+Basis-Emitter-Übergang".

contents/solutions/AJ113.md

@@ -0,0 +1,20 @@
+DVB-T2 wird in Deutschland auf Frequenzen zwischen
+$\qty{470}{\mega\hertz}$ und $\qty{694}{\mega\hertz}$ ausgestrahlt.
+Wenn ein $\qty{144}{\mega\hertz}$-Sender einen DVB-T2-Empfänger mit
+passiver Antenne übersteuert und der $\qty{2}{\meter}$-Sender mit
+normkonformer Oberwellenunterdrückung ausgestattet ist, also
+nennenswerte Sendeleistung nur im $\qty{2}{\meter}$-Band abstrahlt,
+ist davon auszugehen, dass die Eingangsstufe des DVB-T2-Empfängers so
+breitbandig ist, dass nicht nur Signale im DVB-T2-Bereich, sondern
+auch Signale auf tieferen Frequenzen wie dem
+$\qty{2}{\meter}$-Amateurfunkband in den Empfänger gelangen.
+
+Um zu verhindern, dass Signale des
+$\qty{2}{\meter}$-Amateurfunkbandes den Empfänger erreichen, kann ein
+Hochpassfilter vor den Empfänger geschaltet werden, dessen
+Grenzfrequenz etwas unter dem DVB-T2-Bereich (und damit weit oberhalb
+des $\qty{2}{\meter}$-Amateurfunkbandes) liegt - etwas unter und
+nicht genau auf dem unteren Ende des DVB-T2-Bereichs deshalb, weil
+der Hochpassfilter nur eine begrenzte Flankensteilheit hat und
+ansonsten auch Fernsehsignale am unteren Rand des DVB-T2-Bereichs zu
+stark bedämpft würden.

contents/solutions/AJ118.md

@@ -0,0 +1,37 @@
+Es geht in der Frage um ein "Netzanschlusskabel", also um eine
+Stromversorgung mit $\qty{230}{\volt}$ und $\qty{50}{\hertz}$.
+Das Ziel ist es, HF-Ströme auf der Zuleitung möglichst zu
+dämpfen, die Stromversorgung mit einem
+$\qty{50}{\hertz}$-Wechselstrom aber nicht zu beeinträchtigen.
+Gesucht ist also ein Filter, der hohe Frequenzen stark bedämpft,
+tiefe Frequenzen (hier die $\qty{50}{\hertz}$) aber möglichst
+ungehindert passieren lässt: ein Tiefpassfilter.
+
+Wenn man die Tiefpassfilterschaltung nicht unmittelbar erkennt,
+kann man die richtige Schaltung auch im Ausschlussverfahren
+ermitteln:
+
+Kondensatoren haben bei tiefen Frequenzen einen großen kapazitiven
+Widerstand und bei hohen Frequenzen einen kleineren kapazitiven
+Widerstand. Damit kann man alle Schaltungen ausschließen, bei denen
+Kondensatoren mit den Stromversorgungsleitungen in Reihe geschaltet
+sind, denn diese in Reihe geschalteten Kondensatoren würden die
+HF-Ströme passieren lassen, aber für die
+$\qty{50}{\hertz}$-Stromversorgung einen relativ hohen Widerstand
+darstellen, was das genaue Gegenteil des gewünschten Effekts ist.
+Übrig bleibt also nur die Schaltung, bei der in Reihe mit den beiden
+Adern der Stromversorgungsleitung je eine Spule eingeschleift ist und
+die Kondensatoren zwischen die beiden Adern geschaltet sind.
+
+Die in Reihe geschalteten Spulen haben für die
+$\qty{50}{\hertz}$-Wechselspannung der Stromversorgung nur einen
+sehr kleinen Widerstand, behindern die Stromversorgung durch das
+Netzanschlusskabel also kaum. Für die der Stromversorgung überlagerte
+HF bilden sie aber einen hohen induktiven Widerstand.
+
+Die Kondensatoren zwischen den beiden Adern schließen die überlagerte
+HF zwischen den beiden Adern quasi kurz, denn für die HF haben sie
+einen sehr kleinen kapazitiven Widerstand. Für die
+$\qty{50}{\hertz}$-Wechselspannung der Stromversorgung ist der
+kapazitive Widerstand aber so hoch, dass der durch die Kondensatoren
+fließende Querstrom bei $\qty{50}{\hertz}$ vernachlässigbar ist.

contents/solutions/AJ208.md

@@ -0,0 +1,25 @@
+Gesucht ist ein Filter, der *Ober*schwingungen, also Vielfache
+der Sendefrequenz, unterdrückt. Das wäre bei einem Tiefpass und
+bei einem Bandpass der Fall.
+
+Üblicherweise werden Ausgangsfilter eines Senders als Tiefpassfilter
+realisiert, unter den vier Lösungsmöglichkeiten ist jedoch keine
+Tiefpassfilter-Kurve. Die vier gezeigten Filterkurven stellen
+folgende Filtercharakteristiken dar:
+
+* Zwei verschiedene Bandstoppfilter (Bandsperren) - einmal recht
+  steilflankig, einmal weniger steilflankig: Das Sendesignal wird
+  ausgefiltert, statt dessen werden sowohl Frequenzen unterhalb als
+  auch oberhalb des Sendesignals durchgelassen. Eine solche
+  Filtercharakteristik ergibt als als Senderausgangsfilter keinen
+  Sinn, denn sie würde das Gegenteil von dem bewirken, was man
+  eigentlich erreichen möchte.
+
+* Ein Hochpassfilter: Dieser Filter würde das Nutzsignal
+  durchlassen, aber die Oberschwingungen ebenfalls.
+
+* Ein Bandpassfilter: Er lässt das Sendesignal passieren und
+  unterdrückt sowohl niedrigere als auch höhere Frequenzen, und
+  damit natürlich auch die Oberschwingungen.
+
+Die korrekte Lösung ist also die Bandpassfilterkurve.

contents/solutions/AJ211.md

@@ -0,0 +1,19 @@
+Unerwünschte Mischprodukte am Ausgang eines Mischers können sowohl
+niedrigere als auch höhere Frequenzen haben als das gewünschte
+Mischprodukt. Um sicherzustellen, dass nur das gewünschte Signal in
+die Senderausgangsstufe gelangt, muss man dem Mischer daher einen
+Bandpass nachschalten, der nur das gewünschte Signal passieren lässt
+und sowohl niedrigere als auch höhere Frequenzen ausfiltert.
+
+Die übrigen Antworten können nicht richtig sein:
+
+* Eine Auskopplung über einen Hochpass würde nur unerwünschte
+  Mischprodukte unterhalb des Nutzsignals ausfiltern, unerwünschte
+  Mischprodukte oberhalb des Nutzsignals jedoch nicht.
+
+* Die Verstärkung des Signals durch eine lineare
+  Klasse-A-Treiberstufe verstärkt alle Mischprodukte gleichermaßen -
+  erwünschte wie unerwünschte.
+
+* Eine Auskoppelung durch ein *breitbandiges* Dämpfungsglied dämpft
+  alle Mischprodukte gleichermaßen - unerwünschte wie erwünschte.

contents/static/infos.html

@@ -257,7 +257,7 @@
     Dennis Eisold (DN9KGB), Klaus Finkenzeller (DL5MCC), Christoph Fischer (DC6GF), Michael Funke (DL4EAX), Tim Grelka (DA2TG), Michael Groni
     (DB7YI), Prof. Dr. Michael Hartje (DK5HH), Christian Hillmer (DM7EE), Ronny Jerke (DG2RON), Prof. Dr. Matthias Jung
     (DL9MJ), Thomas Kamp (DF5JL), Erich Kless (DD4UQ), Karlheinz Krause (DL4DBY), Stephan Kregel (DG1HXJ), Dr. Andreas
-    Krüger (DJ3EI), Michael Lowack (DK1KC), Rüdiger Maaß (DF7LYN), Ralf Mahler (DF1RM), Daniel Mittendorf (DK5WP), Michael Moller
+    Krüger (DJ3EI), Michael Lowack (DK1KC), Rüdiger Maaß (DF7LYN), Ralf Mahler (DF1RM), Karsten Merker (DH1KM), Daniel Mittendorf (DK5WP), Michael Moller
     (DG9NDT), Christian Reiber (DL8MDW), Harald Rode (DL4HR), Florian Schmid (DL1FLO), Prof. Dr. Herrmann Schumacher
     (DF2DR), Alexander Schumacher (DL1ASN), Marco Schwan (DC8WAN), Prof. Dr. Klaus Solbach (DK3BA), Caspar Heinrich Nicolas Spethmann, Björn Swierczek
     (DL1PZ), Aaron Thielmann (DB9TT), Carmen Weber (DM4EAX), Lars Weiler (DC4LW), Daniel Wendt-Fröhlich (DL2AB),