TY - THES A1 - An, Ni T1 - Statistical analysis of extreme climate events in Brandenburg T1 - Statistische Analyse der extremen Klimafälle in Brandenburg N2 - The main idea of this paper is to evaluate the performance of the fine resolution CLM model in the state of Brandenburg Germany, create a bias correction method and reanalyze the climate signals of the corrected simulations on projections of the 21st century. The bias correction method is a distribution oriented method and the analysis is mainly focused on the extreme events such as 95 and 5 percentile daily temperatures and 95 percentile daily precipitations in a period of 30 years, but also includes seasonal temperature, daily temperature difference and monthly precipitation to demonstrate the effectiveness of the correction method. The results showed that the correction method was very effective on different variables. After correction, the extreme daily temperature bias was reduced from a cold bias of 1-2K to less than 0.1K. The corrected projection simulations suggested that the extreme temperatures were about to increase both in intensity and in frequency. The extreme precipitation after correction was meant to become more severe and frequent as well. N2 - Das Ziel dieser Arbeit liegt darin, die Leistungsfähigkeit der Feinauflösung CLM-Modell im Land Brandenburg, Deutschland, auszuwerten, indem man ein Bias-Korrekturverfahren erstellt und die Klimasignale der korrigierten Simulationen auf Projektionen des 21. Jahrhunderts erneut analysiert. Das Bias-Korrekturverfahren ist ein Distribution-orientiertes Verfahren. Die Analyse konzentriert sich in erster Linie auf die Extremereignisse wie 95 und 5 Perzentil Tagestemperaturen und 95-Perzentil täglicher Niederschläge in einem Zeitraum von 30 Jahren und umfasst auch saisonale Temperatur, tägliche Temperaturdifferenz und monatliche Ausfällung, um die Effektivität des Korrekturverfahrens zu demonstrieren. Die Ergebnisse zeigten, dass das Korrekturverfahren sehr effektiv war und für verschiedene Variablen geeignet ist. Nach der Korrektur wurde der extreme Tagestemperatur Bias von einer kalten Vorspannung mit Genauigkeit von 1-2K auf weniger als 0,1 K verringert. Die korrigierten Projektionssimulationen zeigen, dass die extremen Temperaturen im Begriff sind, sich sowohl in der Intensität und in der Frequenz zu erhöhen. Das bedeutet, dass nach der Korrektur die extremen Niederschläge heftiger und häufiger werden. KW - Bias correction KW - Climate simulation KW - CLM model evaluation KW - Climate signal analysis KW - Bias Korrektur KW - Klima Simulation KW - CLM Modell Auswertung KW - Klima Signal Analyse KW - Brandenburg KW - Klima KW - Modell KW - Statistische Analyse KW - Simulation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36117 ER - TY - THES A1 - Andolfo, Franco T1 - Energieeffizientes Nährstoffsplitting von flüssigen Wirtschaftsdüngern mittels Membranfiltration T1 - Energy efficient nutrient splitting of liquid farm fertilizers by means of Membrane filtration N2 - Die definierte Selektivität der Membranfiltration kann dazu genutzt werden, einzelne spezifische Gülle-Separationsprobleme in übergeordneten Aufbereitungsklassen zusammenzufassen. Mit dem Ansatz einer gesteuerten Nährstofftrennung bzw. Teilzusammenführung von modifizierten Strömen, und der Zuordnung von spezifischen Aufgaben an die Mischprodukte, werden die Nachteile des Ausgangsrohstoffs reduziert und der Wertstoff Gülle rückstandsfrei nutzbar gemacht. Mit einem Anlagenmodell, bestehend aus einer Hydrotankpresse als Vorfiltration und einer Ultrafiltration als Kernkomponenten, ist es über empirisch ermittelte Betriebsparameter möglich, einen energetisch optimierten und kontinuierlichen Produktionsbetrieb durchzuführen. Als Produkte der dezentralen Aufbereitungsanlage werden ein emissionsreduzierender Flüssigdünger, eine als Brennstoff und als Gärsubstrat geeignete Feststoffphase, sowie das Retentat als aktivierendes Material zur Biogasertragssteigerung gewonnen. Das untersuchte Anlagenmodell ist auf den innerbetrieblichen Einsatz in Milchviehhaltungsbetrieben abgestimmt. Mit der Erarbeitung von stabilen und energetisch günstigen Anlagenbetriebspunkten wird das Anlagenverhalten hydraulisch steuerbar. Durch die Zuordnung von Anlagenzuständen zu differenziertem Spülverhalten, wird die direkte Einflussnahme der Temperatur auf den Permeat-Flux erkennbar. Der Einsatz eines Tauchkühlers, mit voreingestellten Grenztemperaturen, stabilisiert signifikant das Anlagenverhalten im Vergleich zu konventionellen Anlagenkonfigurationen. Die Anwendung einer Hydropresse gestattet höhere TDS-Belastungen im UF-Kreislauf, bietet aber kein Potenzial zur Steigerung der Nährstoffdurchsätze. Dies gilt auch für den Einsatz einer 300 kDa-Variante, im Vergleich zur priorisierten 150 kDa-UF-Membran. Mit der Hydropresse kann eine höhere Feststoffabscheidung wie mit Verstopfungs- bzw. Siebfiltrationen erreicht werden, die TDS-Belastungen sind im Retentat auf 5.000 - 7.000 ppm limitiert, oder müssen durch Verdünnung auf diese Werte eingegrenzt werden. Mit der zusätzlichen Anwendung einer Gasspülung in der Anströmung der UF-Module, können TDS-Belastungen über 10.000 ppm erstmals dauerhaft bewältigt werden. Über die so erweiterte Verfahrenstechnik sind Standzeiten von mehreren Wochen, ohne betrieblich bedingte Unterbrechungen, möglich. Die durch Fluoreszenzmikroskopie nachweisbare Anreicherung von Methanbildnern im Retentat, bestätigt eine mögliche Anwendung des Retentats als Biogassubstratergänzung. Der Biogasertrag wird durch Zusatz von Retentat zu den bisher verfügbaren Substraten generell erhöht. Eine Mischung aus Retentat und dem Feststoff aus der Hydropresse unterstützen die biochemische Stabilisierung in Fermentern. In Kombination mit Anteilen an Feststoff ist das Permeat bei der Bewertung von pflanzenbaulichen Erträgen, als konkurrenzfähig zu Rohgülle und Mineralstoffdünger einzustufen. Das auf landwirtschaftliche Flächen ausgebrachte Permeat ist geruchslos. N2 - The predefined selectivity of Membrane filtration can be used for the junction of manure separating problems in higher-ranking conditioning categories. In particular ambition of controlled Nutrient separation and part-junction of modified flows it is possible to assign specific tasks to conversion products. The disadvantages of the raw material will be reduced and the resource manure can be used residue-free. By means of a plant model, consisting of the core components, a Hydraulic tank press and a multichannel Ultrafiltration, it is possible to perform an energy efficient and uninterrupted line operation with empirical determined operating parameters. The products of the peripheral process plant are an emission reducing Liquid fertilizer, a Solid matter phase which is suitable as fossil burning fuel as well as Fermentation substrate and a Retentate, as activating material to increase the biogas yield. The tested plant model matches an intra-farm use in dairy farming corporations. With the development of stable and energy efficient operating parameters the bearing of the plant becomes hydraulic controllable. Due to the assignment of plant states to distinguished flushing cycles, the direct interference of the temperature on the Permeate-Flux becomes visible for the first time. An installed immersion chiller with predefined boundary temperatures stabilises significantly the bearing of the plant in comparison to conventional plant configurations. With application of a Hydraulic tank press higher TDS-loads in the Ultrafiltration cycle will be granted, but the Nutrient flow ratings cannot be increased. This applies also to the use of a 300 kDa model instead of the 150 kDa Ultrafiltration membrane. With the help of the Hydraulic tank press a higher rate of solid matter deposition will be achieved in comparison to bridging and sieve filtration systems. But the TDS-loads are still limited to values of 5.000 - 7.000 ppm, otherwise a dilution of the Retentate has to be executed to fullfill these values. With an additional use of a Gas flushing system in the upstream flow of the Ultrafiltration module, with an direct impact on the membrane surface layer, TDS-loads higher 10.000 ppm can be handled. Operating life cycles of several weeks without any break are now possible with the so extended Process technology. A concentration of Methane forming bacterias in the Retentate can be detected with the help of Fluorescence microscopy and confirmes the positive effect of the Retentate as additive of substrates. The yield of biogas increases in general with the addition of Retentate to any conventional used substrate. The mixing of Retentate and solid matter out of the Hydraulic tank press supports the biochemical stabilisation in Biogas fermenters. The Permeate in combination with portions of solid matter is competitive to raw manure and mineral nutrient fertilizers, in the evaluation of crop farming yields. The manuring with Permeate is inodorous. KW - Nährstoffsplitting KW - Nutrient splitting KW - Membranfiltration KW - Membrane filtration KW - Wirtschaftsdünger KW - Farm fertilizer KW - Klimaschutz KW - Climate protection KW - Umweltschutz KW - Environment protection KW - Membranfilter KW - Wirtschaftsdünger KW - Technikumsanlage KW - Klimaschutz Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42805 ER - TY - THES A1 - Andreeßen, Lena M. T1 - Towards real-world applicability of neuroadaptive technologies : investigating subject-independence, task-independence and versatility of passive brain-computer interfaces T1 - Über die praktische Anwendbarkeit von neuroadaptiven Technologien : Untersuchungen zur Subjektunabhängigkeit, Aufgabenunabhängigkeit und Vielseitigkeit von passiven Gehirn-Computer-Schnittstellen N2 - Brain-computer interfacing (BCI) is a relatively new field of study that involves engineering, neuroscience, psychology, and physiology. A BCI is a system that allows direct communication between the brain and the environment, using signals from electroencephalography (EEG) to identify a user's intentions and mental states. This can be used for human-machine interaction (HMI) to adapt software or control a device. Particularly passive BCIs are the most promising for the general population, as they can detect and interpret a user's mental state without requiring their attention. This can enable neuroadaptive technology (NAT), which allows a machine to learn over time how the user perceives and interprets the world. However, there are still obstacles to be overcome before BCI technology can be applied in real-world situations for NAT. In this work I firstly address the issue of subject dependence in training data collection for classifier calibration, which can be time-consuming and impractical. I investigated the training of a subject-independent predictive model that is trained on a group of other users' data and applied to online-testing data of a new person. This was done in the context of training an automatic classifier for error detection and correction. Results showed that a classifier model can be trained without user-specific calibration and with high accuracy. The number of electrodes used in training the model was also reduced. Further it was validated that the trained classifier models were based on cortical sources and not other modalities. In a second study I address the issue of task-dependence. To that end I tested the application of a potentially task-independent calibration paradigm for mental workload assessment in a new task. This new task was a speed reading context, where subjects read texts of varying difficulty and speed. The study found that the mental workload prediction model was accurate in classifying mental workload in different reading tasks, indicating that it can be used as a task-independent classifier for mental workload. In a third study I examine if it is possible to measure neural correlates of human moral assessment using a passive BCI on a single-trial basis. A calibration paradigm was developed using pictures that were ranked as morally unacceptable and morally neutral. However, the results showed low classification accuracies and it was not possible to reliably distinguish between a user's subjective moral evaluations on a single-trial basis using current classification approaches. The results presented in this thesis provide solutions towards real-world applicability of NAT enabled by passive BCIs, as examples of a subject-independent and a task-independent classifier are demonstrated and discussed. Further, approaches for increased versatility of passive BCI technology are presented, that could make passive BCIs more feasible for use in future real-world human-machine interaction settings. N2 - Ein Brain-Computer Interface (BCI) ermöglicht eine direkte Kommunikation zwischen dem Gehirn und der Umwelt. Dies kann für die Mensch-Maschine-Interaktion (HMI) genutzt werden, um Software anzupassen oder ein Gerät zu steuern. Vor allem passive BCIs sind vielversprechend, da sie mentale Zustände von Nutzern erkennen und interpretieren können, ohne deren Aufmerksamkeit zu erfordern. Dies kann für die neuroadaptive Technologie (NAT) genutzt werden, welche es Maschinen erlaubt, zu lernen, wie ein Nutzer die Welt wahrnimmt und interpretiert. Allerdings gibt es Hindernisse, die überwunden werden müssen, bevor die BCI-Technologie in realen Situationen für NAT eingesetzt werden kann. In dieser Arbeit befasste ich mich zunächst mit dem Problem der Subjektabhängigkeit beim Erheben von Trainingsdaten für die Kalibrierung von Klassifikatoren, die meist zeitaufwändig und unpraktisch ist. Ich untersuchte ein subjektunabhängiges Vorhersagemodell zur automatischen Klassifikation von Fehlerwahrnehmung, das auf einer Gruppe von Daten anderer Nutzer trainiert und auf die Online-Testdaten einer neuen Person angewendet wird. Die Ergebnisse zeigten, dass ein Klassifikatormodell ohne benutzerspezifische Kalibrierung und mit hoher Treffgenauigkeit trainiert werden kann. Auch die Anzahl der für das Training des Modells verwendeten Elektroden wurde reduziert, sowie validiert, dass die trainierten Klassifikatormodelle auf kortikalen Quellen basierten. In einer zweiten Studie testete ich die Anwendung eines potenziell aufgabenunabhängigen Kalibrierungsparadigmas zur Messung von mentaler Arbeitsbelastung in einer neuen Aufgabe - einer Schnellleseaufgabe, bei der die Probanden Texte mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad und Geschwindigkeit lasen. Die Studie ergab, dass das Modell zur Vorhersage der mentalen Arbeitsbelastung bei verschiedenen Leseaufgaben genau klassifizieren konnte, was darauf hindeutet, dass es als aufgabenunabhängiger Klassifikator verwendet werden kann. In einer dritten Studie habe ich untersucht, ob es möglich ist, neuronale Korrelate der menschlichen moralischen Bewertung durch passive BCIs auf Einzeldurchgangsbasis zu messen. Ein Kalibrierungsparadigma wurde mit Bildern entwickelt, die als moralisch inakzeptabel und moralisch neutral eingestuft wurden. Die Ergebnisse zeigten jedoch eine geringe Klassifizierungsgenauigkeit und es war nicht möglich zwischen den subjektiven moralischen Einschätzungen eines Nutzers auf Einzeldurchgangsbasis mithilfe von derzeitigen Klassifizierungsansätzen zuverlässig zu unterscheiden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse bieten Lösungen für die praktische Anwendbarkeit von NAT durch passive BCIs, da Beispiele für einen subjektunabhängigen und einen aufgabenunabhängigen Klassifikator demonstriert und diskutiert werden. Darüber hinaus werden Ansätze für eine größere Vielseitigkeit von passiven BCIs vorgestellt, die deren Einsatz in zukünftiger HMI erleichtern könnten. KW - Passive brain-computer interfaces KW - Mental state assessment KW - Neuroadaptive technology KW - Human-machine interaction KW - Electroencephalography KW - Passive Gehirn-Computer-Schnittstellen KW - Neuroadaptive Technologie KW - Mensch-Maschine-Interaktion KW - Elektroenzephalographie KW - Erfassung mentaler Zustände KW - Elektroencephalographie KW - Hirnfunktion KW - Mensch-Maschine-Interaktion KW - Gehirn-Computer-Schnittstelle Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66521 ER - TY - THES A1 - Andrei, Andreea Cristina T1 - Untersuchung und Optimierung robuster und hochlinearer rauscharmer Verstärker in GaN-Technologie T1 - Analysis and optimization of rugged and high linear low-noise amplifier N2 - Die nächste Generation von integrierten Sende- und Empfangsystemen erfordert sowohl robuste rauscharme Verstärker als auch Leistungsverstärker auf einem einzelnen Chip. Die GaN-HEMT-Technologie hat bisher gezeigt, dass sie durch ihre hohen Durchbruchspannungen, die hohe Elektronenbeweglichkeit und die niedrige Rauschzahl ein guter Kandidat für die Realisierung solcher Systeme ist. Diese Arbeit beschäftigt sich mit hochlinearen und robusten rauscharmen Verstärkern, welche in Sender-Empfänger-Systeme integriert werden können. Zuerst wird der GaN HEMT charakterisiert. Die Eigenschaften von Transistoren werden während des Burn-in Prozesses und gepulster Anregung mit hoher Überlast am Eingang analysiert. Damit werden die Grundlagen für das Verständnis des Verhaltens eines Verstärkers während und nach der Übersteuerung am Eingang gelegt. Der Hauptteil dieser Arbeit zeigt die Entwicklung und die Charakterisierung von robusten rauscharmen Verstärkern. Darüber hinaus wird ein neues Konzept für die Steigerung der Robustheit entwickelt, gemessen und charakterisiert. Das Konzept verwendet eine neuartige Zusammenschaltung zweier Transistoren am Verstärkereingang, wodurch die Spannungsfestigkeit gegenüber hohen Leistungspegeln gesteigert wird. Damit konnten Höchstwerte von +44dBm mit CW-Anregung und +47dBm mit gepulster Anregung am Verstärkereingang ohne Beschädigung demonstriert werden. N2 - The next generation of integrated transceivers requires low-noise amplifier as well as power amplifier on a single chip. GaN HEMTs show high breakdown voltages and power handling capabilities, as well as a low noise figure, therefore they are an ideal candidate for RF front-ends. The thesis analyses highly linear and rugged low-noise amplifiers, which can be integrated on transceivers. GaN HEMT properties are analyzed during burn-in and pulsed input overdrive. This provides a fundamental understanding for amplifier behaviour during and after input power overdrive. The main part of the thesis addresses the development and the characterization of rugged low-noise amplifiers. Beyond that a new concept for the ruggedness improvement is developed, measured and characterized. This concept uses a novel interconnection topology between two transistors at the amplifier’s input, which enhances the LNA’s ruggedness against high input power levels. It could be demonstrated that the LNA can withstand peak input power values higher than +44dBm using CW signal and +47dBm with a pulsed signal at the amplifier’s input without damage. KW - GaN HEMT KW - Rauscharme Verstärker KW - Robustheit KW - Stacked Verstärker KW - Übersteuerung mit hoher Eingangsleistung KW - GaN HEMT KW - Low noise amplifier KW - Ruggedness KW - Stacked amplifier KW - Input power overdrive KW - Rauscharmer Verstärker KW - Galliumnitrid KW - HEMT KW - Robuste Regelung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44782 ER - TY - THES A1 - André da Rocha, Andreza T1 - The Birth of Brazilianism : the stereotypical representation of Brazil in the context of cultural imperialism and media concentration T1 - Die Entstehung des Brasilianismus : die stereotypische Darstellung Brasiliens im Kontext des Kulturimperialismus und der Medienkonzentration N2 - The representation of Brazil in American mainstream cinema disseminates stereotypes that have their roots in narratives produced by European explorers during the colonial era. Films and other media from Brazil portray the country’s cultural and ethnic diversity more accurately, but due to media concentration and the global supremacy of the US-based film and television industry, only a few manage to reach international audiences and challenge widespread stereotypes. A critical examination of writings of Portuguese explorers produced in the centuries following the arrival of Pedro Álvares Cabral in Brazil provides the basis for the analysis of contemporary representations of Brazil in American cinema and reveals how early descriptions of Brazil have influenced these representations. In order to identify the main Brazilian stereotypes disseminated by feature films produced in the United States, a number of films released between 1984 and 2011 are analyzed. The results of the analysis allow for the identification of an ethnocentric regime of representation that is often employed by the world’s leading film and television industry to portray Otherness, reinforcing stereotypical ideas about racial difference and the culture and people of developing countries. The analysis is followed by a discussion of cultural imperialism, media concentration and its impact on cultural diversity and media pluralism. The investigation of the concentrated ownership of media, which raises concerns regarding cultural homogenization, the advancement of corporate interests over the public interest and loss of cultural diversity, indicates how media concentration contributes to the perpetuation of cultural, ethnic and national stereotypes that reinforce colonialist and reductionist ideas about developing countries. The results of the film analysis, combined with issues related to the increasing concentration of media ownership, confirm the proposition to revive the debate about a New World Information and Communication Order (NWICO), which emerged within UNESCO in the 1970s as a reaction of Third World nations to colonialism and the economic and cultural influence of Western nations. Finally, it is argued that, despite the failure of NWICO in the past, the concept has not lost relevance and it would be reasonable to bring it back to the international agenda. N2 - Die Darstellung Brasiliens im amerikanischen Mainstream-Kino verbreitet Stereotypen, die ihre Wurzeln in den von europäischen Kolonialherren verbreiteten Narrativen haben. In Brasilien produzierte Filme und andere Medien, welche die Diversität des Landes mit mehr Genauigkeit und Authentizität darstellen, werden selten auf der internationalen Ebene verbreitet. Medienkonzentration und die Überlegenheit der amerikanischen Filmindustrie sind mögliche Erklärungen dafür. Um diese Behauptung zu begründen, werden gegenwärtige Darstellungen von Brasilien im amerikanischen Kino kritisch untersucht und mit Aufzeichnungen portugiesischer Entdecker verglichen, was die Identifikation von Ähnlichkeiten zwischen beiden Diskursen ermöglicht. Die wichtigsten brasilianischen Stereotype im Hollywood-Kino werden durch die Untersuchung von zwischen 1984 und 2011 herausgebrachten Filmen erkannt und ausgewertet. Die Untersuchungsergebnisse bringen ein ethnozentrisches Darstellungssystem zum Vorschein, welches regelmäßig von der amerikanischen Film- und Fernsehindustrie verwendet wird, um Anderssein darzustellen. Dieses Darstellungssystem untermauert stereotypische Vorstellungen über die Kultur und die Bevölkerung von Entwicklungsländern. Die Filmanalyse wird mit einer Diskussion über Kulturimperialismus, Medienkonzentration und deren Auswirkung auf kulturelle Vielfalt und Medienpluralismus ergänzt. Eine Untersuchung der globalen Medienkonzentration, welche Bedenken über kulturelle Homogenisierung, die Bevorzugung von geschäftlichen Interessen gegenüber dem öffentlichen Interesse und den Verlust von kultureller Vielfalt aufkommen lässt, zeigt wie Medienkonzentration zum Fortbestehen von kulturellen, ethnischen und nationalen Stereotypen beiträgt. Die Ergebnisse der Filmanalyse, ergänzt mit den Schlüssen gezogen aus der Diskussion über die Auswirkung von Medienkonzentration auf Entwicklungsländer, unterstützen den Vorschlag über die Wiederbelebung der New World Information and Communication Order (NWICO)-Debatte, welche in den 1970ern bei der UNESCO entstanden ist, als eine Antwort von Drittweltländern auf den Kolonialismus und die kulturelle und wirtschaftliche Herrschaft westlicher Nationen. Obwohl die NWICO-Bewegung bei ihrem ersten Anlauf gescheitert ist, wird schlussendlich argumentiert, dass das Konzept einer neuen und fairen Weltordnung im Kommunikationsbereich immer noch relevant ist und es sinnvoll wäre, die NWICO-Debatte wieder in die internationale Tagesordnung einzuführen. KW - Brasilien KW - Postkolonialismus KW - Filmanalyse KW - Stereotyp KW - Postkolonialismus KW - Medienkonzentration KW - Stereotype KW - Filmanalyse KW - NWICO KW - Postcolonialism KW - Media concentration KW - Stereotypes KW - Film analysis KW - NWICO Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-27288 ER - TY - THES A1 - Angwafo, Tsi Evaristus T1 - Status of wildlife and its utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon : Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840) T1 - Ist-bestand der Wildtiere, deren Nutzung in den Nationalparks Faro und Benoué (Nord Kamerun): Fallstudie Riesenelen (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) und Afrikanischer Wildhund (Lycaon pictus Temminck, 1840) N2 - Primary and secondary data were collected during the period of January – May 2005 and questionnaires were issued between August – December 2004 to know the Status of Wildlife and its Utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon: Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840). The line transect method was used to assess wildlife population. Geographical Information System (GIS) maps of Faro and Benoué National Parks were drawn to show their distribution. Eleven different wildlife species were studied in Faro and Benoué National park. The density of Kobus kob in Faro was 0.39 animals/km² and 0.28 animals/km² in Benoué and that for Acelaphus buselaphus was 0.4 animals/km² in Benoué National park. The encounter rate was calculated for all other species and it was weak in Faro ranging from 0.009 – 0.01 while in Benoué it was higher ranging from 0.03 – 0.87. The highest encounter rate was from Benoué National Park for Loxodonta africanna. The total biomass for wildlife was 13,224.4 kg/km² with the higest percentage contribution of which 60.49% coming from Taurotragus derbianus gigas in Faro National Park.The total biomass in Benoué National Park was 37, 1839 kg/km² with the biomass for Taurotragus derbianus gigas as 20 kg/km² and percentage contribution of 9.68%. The higest percentage contribution to the total biomass in Benoué National Park was 85.52% coming from Loxodonta Africana. No observations or trace of the Lycaon pictus was seen in the two parks (Faro and Benoué) within the study period. Removal and replacement rates of Taurotragus derbianus gigas showed a polynomial shaped curve with periods of population increase and decrease with regards to yearly behaviour while the previewed Lycaon pictus for hunting showed a polynomial shaped curve while its actual removal dwindled on a straight line. Removal and replacement is not influenced by sport hunting activities alone but prey availability, absence and presence of predators, disease, car accidents and other human influences. However, the critical value for the exploitation (sport hunting) of wildlife over a period of 20 years in Faro and Benoué National Parks was necessary to be determined though it was a difficult attempt. Income generated from park activities had doubled from 42.8 million F CFA to 92.5 million F CFA in 2001. Categories of hunters coming to the parks for hunting activities were 90% non-residents, 6% residents and 4% nationals hunting by permit. The estimated annual revenue from wildlife was 91,185.00 Euros and 773,685.00 Euros in Faro and Benoué National Parks respectively. Taurotragus derbianus gigas had the highest value of 19,400 Euros in Faro National Park and 87,000 Euros in Benoué National Park. Both parks contribute 0.58% of the total revenue generated by wildlife in Faro and Benoué. There was a high level of awareness about conservation of the Taurotragus derbianus gigas and the Lycaon pictus. Also was a general willingness to pay for the conservation of resources though it was an issue of a social dilemma of choosing between self interest and collective gains. However, the population was willing to pay 500 F CFA to generate a conservation fund to sustain identified conservation projects. Assessing the management policy of the government, 40% of the population wish to be compensated for giving away their resource while 28% opt for exchange, 9% expropriation, 16% continuation and 1% had indicated no option (neutral). N2 - Primäre und sekundäre Daten wurden von Januar 2005 bis Mai 2005 erhoben. Die Fragebögen zur Klärung des Wildbestandes und dessen Nutzung in den Faro und Benoué Nationalparks (Nord Kamerun) von Riesenelen (Taurotragus derbianus gigas Gray, (1947) und Afrikanischem Wildhund (Lycaon pictus Temminck, 1840) wurden im August 2004 und Dezember 2004 verteilt. Um das Ausmass der Nutzung feststellen zu können, wurde die Linien transekt-Methode angewendet. Zur Feststellung der Verteilung von Taurotragus derbianus gigas und anderem Großwild wurden GIS-Karten der Nationalparks Faro und Benoué erstellt. Elf Tierarten wurden in Faro und Benoué beobachtet. Die Individuendichte von Kobus kob betrug in Faro 0,39 Tiere/km² und 0,28 Tiere/km² in Benoué. Ausserdem wurden 0,4 Tiere/km² von Acelaphus buselaphus festgestellt. Die Biomasse für das Wildleben betrug in Faro 13,224.4 kg/km² und die Gesamtbiomasse für Taurotragus derbianus gigas betrug 9.69 kg/km² was somit einen Anteil von 60,49% an der Gesamtbiomasse darstellt. Im Benoué Nationalpark betrug die Gesamtbiomasse für Wildleben 371,839 kg/km² und die Biomasse von Taurotragus derbianus gigas 20 kg/km². Diese Tierart hat somit einen Anteil von 8.9%. Die Antreff-Wahrscheinlichkeit wurde für alle Arten errechnet. Sie ist in Faro gering und erstreckt sich von 0,009 bis 0,01 Tiere/km², während in Benoué die Spanne mit 0,03 – 0,87 Tiere/km² höher ausfällt. Der Anteil daran von Loxodonta africana betrug 85,52%. Innerhalb des Untersuchungszeitraumes konnten keine Direkt-Beobachtungen von Lycaon pictus in den beiden Parks gemacht werden oder Spuren nachgewiesen werden. Zu- und Abnahmeraten von Taurotragus derbianus gigas zeigten einen vielgestaltigen Kurvenverlauf mit Perioden von Zu- wie auch Abnahmen bezüglich des jährlichen Verhaltens, während der ebenfalls vielgestaltige Kurvenverlauf von Lycaon pictus gegenwärtig eine starke Abnahme zeigt. Die Zu- und Abnahme ist nicht nur durch (Sport-) Jagdaktivitäten beeinflusst, sondern auch durch die Verfügbarkeit von Beutetieren, die An- und Abwesenheit von Räubern, das Auftreten von Krankheiten, Unfällen mit Autos und weiteren menschliche Einflüssen. Es ist besonders wichtig, den Grenzwert in 20 Jahren Sportjagdnutzung von Wild in den Nationalparks Faro und Benoué zu ermitteln. Dieser ist jedoch schwierig festzustellen. Die Einnahmen durch Aktivitäten in den Parks haben sich von 42,8 Millionen F CFA auf 92,5 Millionen F CFA im Jahr 2001 mehr als verdoppelt. 90% der Jäger mit einer Jagderlaubnis, die in die Parks kamen, waren nicht einheimisch, 6% waren Anwohner und 4% Kameruner. Taurotragus derbianus gigas hat einen geschätzten Wert von 19400 Euros im Faro Nationalpark und von 87000 Euros im Benoué Nationalpark. Beide Parks tragen damit 0,58 % der durch Wild erzeugten Gesamteinnahmen bei. Es bestand ein hohes Maß an Bewusstsein für den Schutz von Taurotragus derbianus gigas und Lycaon pictus. Ebenso bestand eine grundsätzliche Bereitschaft für den Schutz zu bezahlen, obwohl sich eine Art soziales Dilemma zwischen den Eigeninteressen und dem Allgemeinwohl zeigte. Jedoch war die Bevölkerung immerhin bereit, 500 F CFA für einen Erhaltungsfond zu zahlen, um bestimmte Schutzprojekte zu unterstützen. Bei der Beurteilung der Managementpolitik der Regierung äußerten 40% der Bevölkerung den Wunsch, für den Verzicht auf ihre Ressourcen entschädigt zu werden. Während 28% für einen Flächentausch bzw. 9% für eine Enteignung votierten, wollten 16% eine Fortführung der jetzigen Politik. 1% machte keine Angaben. KW - Kamerun KW - Nationalpark KW - Wildtiere KW - Wildbestand KW - Cameroon KW - National park KW - Wildlife population Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-111 ER - TY - THES A1 - Antoshkiv, Oleksiy T1 - Untersuchung der Zündung in einer neuartigen gestuften Brennkammer T1 - Investigation of ignition performance of a modern staged combustor N2 - Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Zündungseigenschaften einer neuartigen Brennkammer untersucht, wobei auch das Magerverlöschverhalten mit in Betracht gezogen wurde. Die Untersuchungen der Zündbarkeit basieren auf den Ergebnissen numerischer Simulationen und anschließenden Auswertungen in einer Zündsubroutine. Die Ergebnisse der Strömungssimulationen sind mit PIV-Messungen experimentell validiert worden, wobei die simulierten Sprayformen durch die ermittelten Mie-Aufnahmen bestätigt wurden. Hochgeschwindigkeitskamera - Aufnahmen wurden zur Validierung der berechneten minimalen Zündenergien verwendet. Die vorgenommenen Korrelationen zwischen den kalkulierten Werten der minimalen Zündenergie sowie den gemessenen AFR-Zündungsdaten eröffnen einen Weg zur Bestimmung der zu erwartenden zündbaren Gemischkonzentrationen in realen Brennkammern aufgrund der simulierten minimalen Zündenergie. Im Rahmen der Arbeit wurde weiterhin eine Parametergewichtung durchgeführt, welche als Grundlage bei der Optimierung ähnlicher Brennkammern dienen kann. N2 - The ignition performance of a modern staged combustor is investigated in this work. For the research of the ignition performance of the combustor a special ignition subroutine was developed, which based on the results of CFD-ACE simulation. The simulation results were validated by the PIV - measurements and by the laser light-sheet method. A high speed camera was used for validation of calculated ignition energy. The correlation between weak extinction and ignition performance was shown. The parameter ranking of all factors influencing ignition was carried out, which is the base for the further parameter optimization of similar combustors. KW - Triebwerk KW - Brennkammer KW - Zündung KW - Triebwerk KW - Brennkammer KW - Zündung KW - Aero engine KW - Combustor KW - Ignition Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3739 SN - 978-966-603-540-3 N1 - Dissertation ist erschienen im Verlag Svit, Lviv ER - TY - THES A1 - Antwi, Effah Kwabena T1 - Integrating GIS and remote sensing for assessing the impact of disturbance on habitat diversity and land cover change in a post-mining landscape T1 - Integrative Nutzung von GIS und Fernerkundung zur Erfassung der Auswirkung von Störung der Habitatdiversität und Veränderungen der Vegetationsbedeckung in einer Bergbaufolgelandschaft N2 - Human influence on the biosphere has transformed natural land cover (LC) into modified LC. Shifting focus from individual species study to large-scale assessment is therefore needed to restore the damaged ecosystem. The hypotheses were: (a) the post-mining landscapes are getting more diverse over time (b) GIS, remote sensing and patch analyst can generate LC information and landscape characterization statistics for assessing habitat diversity and monitoring land cover change (LCC) in a disturbance-dominated area (c) relationship exist between habitat diversity and field based species richness/LCC and environmental conditions/LCC and biodiversity losses. The general aims of this research were (a) to assess the impact of disturbance on LCC and habitat diversity (b) to identify how accurately patterns of habitat diversity, complexity, fragmentation, primary production and LCC can be assessed or predicted with GIS and remotely sensed data. LC maps of 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 and 2003 were produced from LANDSAT TM images of Schlabendorf Nord and Schlabendorf Süd. These images were used to survey the changing landscape. After classifying the images based on dominant land cover types, the area and perimeter of all patches were defined. Landscape characterization metrics were generated using patch analyst. LCC statistics were estimated for each LC map year. Change detection extension was used to identify changes among vegetation or land cover types into “negative change”, “no change” and “positive change”. DCA ordination technique (CANOCO) was used to study similarity among the distribution of land cover types. Other relevant analysis made include soil pH analysis and climate data evaluation. The outcome of the research shows that the process of LCC takes place at the interface between environmental and human systems. Land cover transformations in most cases in Schlabendorf were as a result of progressive and reversed plant succession. Overall changes in both landscapes showed increased area of pine afforestation, deciduous trees afforestation, lake and mixed grassland with trees. The LCC s were predominantly caused by harvesting of afforested pine, restoration related construction activities or other land cover management practices, reverse succession, low soil pH especially along the path of the mine strip, loss of soil fertility, human decisions and policies. There was increase in habitat richness, heterogeneity, fragmentation, and shape complexity due to decrease in habitat size, increased land use intensity etc. Lower habitat diversity in Schlabendorf Süd was due to the comparatively large landscape area, high patch number and higher habitat richness in most cases which confirms the claim that relationship between habitat diversity and habitat heterogeneity varies according to scale (Tews et al., 2004). Increase in biomass accumulation particularly in Schlabendorf Süd contributed to the exchanges for greenhouse gases between the forest cover, soil and the atmosphere, hence changing the climatic condition on terrestrial ecosystems, biodiversity and LCC. Unlike Schlabendorf Nord, Schlabendorf Süd still undergoes more active reclamation activities resulting in less similarity between the two post-mining landscapes over time. Within a given ecosystem, any change in habitat diversity can change the number of species in the resulting habitats types, in other words habitat diversity can be used to predict the species richness in a given ecosystem. The approach to this work provides a beneficial trade off between expensive ground vegetation or LCC survey and low-priced image processing analysis. It requires less manpower and less time but greatly reliable for assessing LCC, habitat diversity/richness and heterogeneity in large inaccessible areas such as dunes in post-mining landscape. N2 - Menschlicher Einfluss auf die Biosphäre hat die natürliche Vegetationsbedeckung (LC) verändert. Deshalb wird eine Verschiebung von Studien einzelner Arten zu großräumigen Untersuchungen benötigt, um geschädigte Ökosysteme wieder herzustellen. Die Hypothesen waren: (a) die Diversität in den Bergbaufolgelandschaften steigt im Laufe der Zeit; (b) GIS, Fernerkundung und Patch-Analyse können LC-Informationen und Statistiken zur Landschaftskennzeichnung erzeugen, die für die Bestimmung von Habitatdiversität und zur Überwachung des Wandels der Landbedeckung (LCC) in einem störungsdominierten Gebiet genutzt werden können; (c) es gibt eine Beziehung zwischen Habitatdiversität und Felddaten zu Artenreichtum/LCC, Umweltbedingungen/LCC und Diversitätsverlusten. Die allgemeinen Ziele dieser Forschung waren (a) die Auswirkung der Störung auf LCC und Habitatdiversität festzustellen, (b) zu überprüfen, wie genau Muster der Habitatdiversität, der Komplexität, der Fragmentierung, der Primärproduktion und des LCC mit GIS und Ferndaten bestimmt oder vorausgesagt werden können. LC-Karten der Jahre 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 und 2003 wurden aus LANDSAT-TM-Bildern von Schlabendorf-Nord und Schlabendorf-Süd erstellt. Diese Bilder wurden verwendet, um die sich ändernde Landschaft zu erfassen. Nach der Klassifizierung der Bilder auf der Basis der dominierenden Klassen der Landbedeckung wurden das Gebiet und der Durchmesser aller Patches definiert. Metriken zur Landschaftscharakterisierung wurden unter Verwendung der Patchanalyse erzeugt. LCC Statistiken wurden für jedes LC-Kartenjahr geschätzt. Change detection extension wurde verwendet, um Änderungen der Vegetation oder der land cover types als „negative Änderung“, „keine Änderung“ und „positive Änderung“ zu identifizieren. DCA-Ordination (CANOCO) wurde verwendet, um Ähnlichkeiten der Verteilung der land cover types zu studieren. Andere relevante Analysen umfassen die Messung des Boden-pH-Wertes und eine Auswertung der Klimadaten. Die Ergebnisse zeigen, dass der LCC-Prozess an der Schnittstelle zwischen menschlichen und Umweltsystemen stattfindet. Änderungen der Landbedeckung in Schlabendorf resultierten in den meisten Fällen aus progressiver und regressiver Pflanzensukzession. Insgesamt zeigten sich in beiden Landschaften ein vergrößertes Gebiet der Kieferaufforstung, der Aufforstung mit Laubbäumen, des Sees und des Offenlandes mit Bäumen. Die LCCs wurden überwiegend durch Rodung der aufgeforsteten Kiefern, durch Restaurierungsmaßnahmen, durch umgekehrte Sukzession, durch den niedrigen pH-Wert im Boden besonders entlang des Tagebaus, durch Verlust der Bodenfruchtbarkeit sowie durch politische Entscheidungen verursacht. Es gab eine Zunahme des Habitatreichtums, der Heterogenität, der Fragmentierung und der Komplexität wegen der Verringerung der Habitatgröße, der steigenden Landnutzungsintensität etc. Die geringere Habitatdiversität in Schlabendorf-Süd lag in den meisten Fällen am verhältnismäßig großen Landschaftsausschnitt, an der hohen Zahl der Patches und am höheren Habitatreichtum. Das bestätigt die Annahme, dass das Verhältnis zwischen Habitatdiversität und Habitatheterogenität von der Skalierung abhängig ist. Die Zunahme der Biomasseakkumulation insbesondere in Schlabendorf-Süd trug zum Treibhausgasaustausch zwischen der Waldbedeckung, dem Boden und der Atmosphäre bei und veränderte folglich die klimatischen Verhältnisse in terrestrischen Ökosystemen, die Biodiversität und den LCC. Anders als Schlabendorf-Nord durchläuft Schlabendorf-Süd noch weitere Rekultivierungsmaßnahmen, so dass daraus im Laufe der Zeit eine geringere Ähnlichkeit zwischen den zwei Bergbaufolgelandschaften entstehen wird. Innerhalb eines vorhandenen Ökosystems kann jede Änderung in der Habitatdiversität die Artenzahl in den resultierenden Habitattypen ändern, mit anderen Worten kann Habitatdiversität verwendet werden, um den Artenreichtum in einem gegebenen Ökosystem vorauszusagen. Die vorliegende Arbeit liefert einen vorteilhaften Ausgleich zwischen teurer Vegetations- oder LCC-Analyse und preiswerterer Bildverarbeitungsanalyse. Sie erfordert weniger menschliche Arbeitskraft und weniger Zeit, ist aber zuverlässig genug für die Einschätzung des LCC, von Habitatdiversität/Reichtum und der Heterogenität in großen unzugänglichen Bereichen wie Dünen in Bergbaufolgelandschaften. KW - Landschaftsbewertung KW - Landschaftsanalyse KW - Fernerkundung KW - Geoinformationssystem KW - GIS KW - Fernerkundung KW - Landschaft KW - Fragmentierung KW - Reklamation KW - GIS KW - Remote sensing KW - Landscape KW - Fragmentation KW - Reclamation Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7825 ER - TY - THES A1 - Apau, Kwaku Boakye T1 - Developing a conceptual solution for domestic wastewater management in developing countries: Kumasi (Ghana) as a case study T1 - Entwicklung einer konzeptionellen Lösung für das Management von Haushaltsabwässern in Entwicklungsländern: Kumasi (Ghana) als eine Fallstudie N2 - Wastewater treatment systems abound as a result of technological improvements in treatment processes. Therefore in the selection of a wastewater treatment system for a particular wastewater treatment situation there are many alternatives to choose from. Despite this development municipal wastewater treatment in communities in developing countries are not always sustainable due to the application of inappropriate treatment systems. The question is how can an appropriate treatment system be identified for a certain location? The answer to this question is of importance to developing countries where wastewater treatment is usually not sustainable. In this study a framework for assessing wastewater treatment systems was developed. First, a comprehensive set of indicators representing parameters of treatment systems and properties of the study area that impacts on wastewater treatment were identified. Secondly, assessment of these indicators were carried out through expert and community survey to identify a final set of indicators whose composition consist of efficiency, reliability and simplicity of treatment systems and resource constraint, resource recovery and environmental concerns of the study area. Thirdly, four wastewater treatment systems, namely: Waste Stabilization Ponds, Trickling Filter, reed bed and free water surface Constructed Wetlands considered to be feasible for the study area were evaluated by the application of the identified indicators. Finally, a decision matrix produced was processed by multi-attribute decision making methods using two indicator weights to identify the most appropriate treatment system among the four alternatives. Results of the study show that in a scenario where equal indicator weights are assumed, reed bed is identified as the most appropriate with stabilization ponds being ranked as the least appropriate. In a more practical scenario where the weights of the indicators are allocated to reflect conditions of the study area, free water surface is ranked as the most appropriate. This outcome is at variance with stabilization pond technologies currently installed at communities in the study area. The performance of constructed wetlands is at the midpoint as far as most of the high to medium weighted assessment indicators are concern. It therefore represents a compromising solution between waste stabilization pond and trickling filter. The study also shows a change in variants of constructed wetland with a change in indicator weights. An indication that the decision situation determines the appropriateness of a treatment system and not the treatment system itself. The selection framework employed in this study can be said to be reliable and capable of identifying a treatment system that can be appropriate for a particular location. This is because the choice of a constructed wetland for the study area fits the definition of appropriate treatment system defined by the final indicators identified in this study. N2 - Aufgrund der technologischen Entwicklung existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme zur Behandlung von Abwasser. Deshalb gibt es bei der Auswahl für ein System zur Behandlung von Abwasser eine große Anzahl von Alternativen. Trotz des vielfältigen Angebotes verschiedener Verfahren zur Behandlung von Abwasser für Kommunen sind wegen der Verwendung ungeeigneter Verfahren nicht alle Verfahren nachhaltig. Deshalb ist es wichtig geeignete Technologien für verschiedene Rahmenbedingungen zu identifizieren und auszuwählen. Dies ist insbesondere für Entwicklungsländer, in denen die Behandlung von Abwasser üblicherweise nicht nachhaltig ist von Bedeutung. Die vorliegende Untersuchung entwickelt Bewertungskriterien für Systeme zur Abwasserbehandlung. Zunächst wird eine umfassende Liste von Indikatoren für die Charakterisierung von Einflußgrößen für Abwassersysteme entwickelt. Danach werden diese Indikatoren und Einflußgrößen durch eine Befragung von Experten und von Kommunen bewertet, um die wichtigsten Einflußgrößen zu ermitteln. Die Bewertung der verschiedenen Abwassersysteme erfolgt unter den Gesichtspunkten der Effizienz, der Zuverlässigkeit und Einfachheit der Anlagen, beschränkter Ressourcen sowie unter dem Gesichtspunkt der Rückgewinnung von Ressourcen. Es werden vier Technologien zur Abwasserreinigung untersucht. Die vier Technologien Abwasserteiche, Sickergruben, Schilfkläranlagen und Pflanzenkläranlagen sind für die untersuchte Region zulässige Technologien und werden mittels der untersuchten Indikatoren bewertet. Schließlich wird eine Entscheidungsmatrix entwickelt und auf der Basis eines multi-attributen Entscheidungsverfahrens mit zwei Gewichtungen von Indikatoren die geeignete Technologie unter vier Möglichkeiten ausgewählt. Die Resultate unserer Untersuchungen zeigen in einem Szenario mit Annahme gleicher Gewichtung der Indikatoren, dass eine Schilfkläranlage die beste Lösung darstellt während sich ein Klärschlammbecken als die schlechteste Lösung erweist. In einem realistischeren Szenario in dem die Wichtung der Indikatoren entsprechend dem Standort gewählt wird stellen sich Pflanzenkläranlagen als beste Lösung heraus. Das Resultat der Untersuchung suggeriert eine Modifikation von Klärschlammbecken wie sie gegenwärtig in den Kommunen der untersuchten Region verwendet wird. Die Leistungsfähigkeit der untersuchten Kläranlagen steht im Mittelpunkt, was die mittlere und hohe Wichtung der wesentlichen Indikatoren angeht. Daher stellt diese Lösung einen Kompromiss zwischen Abwasserbecken und Sickergruben dar. Die Untersuchung zeigt weiterhin eine Veränderung der besten Lösung, wenn die Gewichtung der Indikatoren verändert wird. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Gewichtung dieser bei einer Entscheidung für eine Technologie der Abwasserbehandlung, und nicht nur die Typen verschiedener Anlagen großen Einfluss auf die Entscheidung haben. Die Indikatoren die in der vorliegenden Untersuchung angewandt werden, erweisen sich als zuverlässig für die Auswahl bestimmter Kläranlagen unter gegebenen Standort-faktoren. Der Grund hierfür ist, dass die Wahl des verwendeten Feuchtgebietes für die Untersuchung die Definition geeigneter Abwassersysteme erfüllt, die in der vorliegenden Untersuchung als wichtig identifiziert wurden. KW - Wastewater treatment KW - Treatment efficiency KW - Land requirement KW - Multi-attribute decision making KW - Assessment indicators KW - Behandlungseffizienz KW - Bodenbedarf KW - Abwasserbehandlung KW - Entscheidungsfindung für Mehrfachattribute KW - Bewertungsindikatoren KW - Entwicklungsländer KW - Abwasserreinigung KW - Umweltbewertung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41544 ER - TY - THES A1 - Apte, Anisha T1 - A new analytical design method of ultra-low-noise voltage controlled VHF crystal oscillators and it’s validation T1 - Eine neue analytische Entwurfsmethode für spannungsgesteuerte UKW-Quarzoszillatoren mit extrem geringem Rauschen und ihre Validierung N2 - The design of high Q oscillators, using Crystals at lower frequencies, (and dielectric resonators at much higher frequencies), has long been considered a black art. This may be due to the fact that a systematic approach with optimized design guideline for crystal oscillators could not be found after extensive literature search. In this dissertation, after analyzing the first crystal oscillator by W.G. Cady (1921), other high performance crystal oscillators will be discussed, analyzed and calculated. A single transistor crystal oscillator design as used by HP (Hewlett Packard) in one of their designs, the HP10811A is considered in this thesis for mathematical analysis and CAD (Computer aided Design) simulation. This was also measured on state-of-the-art signal source analyzer. After validation, this design is scaled to 100MHz, the frequency of interest for this dissertation. Though most designers use a single transistor based oscillator circuit, it is not an optimized design because of limited control over key design parameters such as loop gain, dc current etc. This dissertation is an attempt to overcome the limitation due to the single transistor circuit and to give a step by step procedure, explaining the significance of a two transistor design with thorough analysis and design simulation results. This two stage transistor circuit is also not yet a best solution in terms of phase noise performance and output power, and some add-on circuitry will be needed for an optimized performance. An important contribution of this work is to show that since the voltage gain is the ratio of the collector resistor and the emitter resistor, the performance is practically independent of the VHF transistor and gives better control over various parameters of the oscillator, in order to optimize the design. A grounded-base amplifier is then introduced and added for improving the isolation and the output power. Unlike most oscillators, that take the output from the collector, a novel concept introduced by Rohde [14], is incorporated here, where the crystal is used as a filter that is then connected to the grounded base amplifier, a technique which many companies have been using. This dissertation will show that this technique increases the output power without significantly affecting the phase noise. Such a validation is needed for better understanding and as per my knowledge, has not been done so far. For the oscillator, the tuning diode sensitivity and flicker noise contribution are also taken into consideration, by calibrating the mathematics and its validation is shown. Crystal resonators of the type AT and stress-compensated (SC) cut devices will be considered as they give the best performance. The one port Colpitts type oscillator is considered first and the two port two transistor design later. Both will need a post amplifier/buffer stage. A complete step by step design procedure for an optimized 100MHz crystal oscillator is then presented. For completeness, CAD Simulation and Experimental results are provided for 10 MHz, 128 MHz and 155 MHz VCO circuits. N2 - Die Entwicklung von Oszillatoren mit Resonatoren hoher Güte unter Verwendung von Schwingquarzen für niedrigeren Frequenzen (ebenso wie von dielektrischen Resonatoren bei viel höheren Frequenzen) wurde lange Zeit als schwarze Kunst angesehen. Dies kann daran liegen, dass ein systematischer Ansatz mit optimierter Entwurfsrichtlinien für ersten Quarz-Oszillators trotz umfangreicher Literaturrecherche nicht gefunden werden konnte. In dieser Dissertation werden nach der Analyse des ersten bekannten Quarz-Oszillators von W. G. Cady (1921) andere Hochleistung Quarz-Oszillators diskutiert, analysiert und berechnet. Der HP10811A ist ein Einzeltransistor-Quarz-Oszillator, wie von HP (Hewlett Packard) in einem ihrer Designs verwendet. In dieser Arbeit wird die die Schaltung mathematisch und mithilfe von Computer Aided Design Simulation (CAD) analysiert . Die Schaltung wurde auch mit einem Signalquellenanalysator nach dem neuesten Stand der Technik gemessen. Nach der Bestätigung der Daten wird dieses Design auf 100 MHz skaliert, die Frequenz, die für diese Dissertation von Interesse ist. Obwohl die meisten Entwickler eine Oszillatorschaltung auf Einzeltransistorbasis verwenden, handelt es sich nicht um ein optimiertes Design, da die Kontrolle über wichtige Designparameter wie Schleifenverstärkung, Gleichstrom usw. begrenzt ist. Diese Dissertation präsentiert einen Ansatz, die Einschränkung aufgrund der Einzeltransistorschaltung zu überwinden und zeigt eine schrittweise Vorgehensweise, in der die Bedeutung eines Zwei-Transistor-Entwurfs mit gründlichen Analyse- und Entwurfssimulationsergebnissen erläutert wird. Diese zweistufige Transistorschaltung ist jedoch noch nicht die optimale Lösung hinsichtlich des Phasenrauschens und der Ausgangsleistung, und für eine optimierte Leistung wird eine zusätzliche Schaltungen benötigt. Ein wichtiger Beitrag dieser Arbeit ist es zu zeigen, dass das Oszillator-Design durch eine Schaltungstopologie optimiert werden kann, bei der die Schleifen-Spannungsverstärkung durch das Verhältnis des Kollektorwiderstands zum Emitterwiderstand festgelegt ist. Dadurch werden die die Schaltung bestimmenden Parameter praktisch unabhängig vom VHF-Transistor, was eine bessere Kontrolle der Parameter des Oszillators ermöglicht. In der mathematischen Analyse des Oszillator werden auch die Empfindlichkeit der Abstimmdiode und der Beitrag des Flicker-Rauschens berücksichtigt und die Genauigkeit der Schaltungsberechnung verifiziert. Quarz-Resonatoren mit AT Schnitt und stressskompensierte (SC) Schnitte werden als die beste Lösung angesehen. Der Oszillator vom Colpitts-Typ mit einem “Tor” wird zuerst betrachtet und der Transistor mit zwei “Toren” später. Beide benötigen eine Nachverstärker- bzw. Pufferstufe. Anschließend wird ein vollständiges schrittweises Entwurfsverfahren für einen optimierten 100-MHz-Quarzoszillator vorgestellt. Der Vollständigkeit halber werden CAD-Simulations- und Versuchsergebnisse für 10-MHz-, 128-MHz- und 155-MHz-VCO-Schaltungen bereitgestellt. Abschließend wird ein Nachverstärker in Basisschaltung eingeführt, um die Isolation und die Ausgangsleistung zu verbessern. Im Gegensatz zu den meisten Oszillatoren, die den Ausgang vom Kollektor beziehen, wird hier ein innovatives Konzept von Rohde [14] benutzt, bei dem der Quarzresonator als Filter und Resonator verwendet wird, bevor es durch den Nachverstärker ausgekoppelt wird. Diese Technik wurde inzwischen von vielen Herstellern übernommen. Diese Dissertation zeigt, dass diese Schaltungstechnik die Ausgangsleistung erhöht, ohne das Phasenrauschen wesentlich zu beeinflussen. Dieser Nachweis ist zum besseren Verständnis erforderlich und wurde meines Wissens bisher noch nicht erbracht. KW - Quartz crystal KW - Crystal oscillator KW - Phase noise KW - Reference source KW - Voltage controlled KW - Quarzkristall KW - Kristalloszillator KW - Phasenrauschen KW - Referenzquelle KW - Spannungsgesteuert KW - Quarzoszillator KW - UKW KW - CAD Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51386 ER -