Modulhandbuch

Master

Elektrotechnik

Kohorte: Wintersemester 2016

Stand: 8. Juli 2017

Studiengangsbeschreibung

Inhalt

Die Elektroindustrie ist nach dem Maschinenbau gemessen an den Beschäftigtenzahlen die zweitgrößte Industriebranche der BRD. Mit ca. 840.000 Beschäftigten wird dabei ein Umsatz von ca. 170 Milliarden Euro erzielt (bezogen auf das Jahr 2012, Quelle: de.statistica.com).  Die Elektrotechnik ist damit nicht nur einer der „klassischen Ingenieurwissenschaften“ sondern auch einer der wesentlichen Motoren des nationalen und internationalen technischen Fortschritts in den letzten Jahrzehnten.

Das Masterstudium der Elektrotechnik mit  an der TUHH bereitet seine Absolventinnen und Absolventen auf führende Positionen in der elektrotechnischen Industrie und auf selbständiges Arbeiten in der Forschung vor. Die Master-Ausbildung ist dementsprechend gekennzeichnet durch eine wissenschaftliche Ausrichtung, inhaltliche Schwerpunktbildung und die Vermittlung von effektiven, strukturierten, interdisziplinären Arbeitsmethoden. Die inhaltlichen Schwerpunkte sind eng verknüpft mit den Forschungsthemen der Institute des Studiendekanats und spiegeln die Einheit von Forschung und Lehre wider. Dies gewährleistet stets aktuelle Vorlesungsinhalte und Möglichkeiten zur Mitarbeit in der Forschung an der TUHH z.B. im Rahmen von Abschlussarbeiten, Seminarbeiträgen und Projektarbeiten. Des Weiteren sind die inhaltlichen Schwerpunkte des Masterstudiengangs verknüpft mit den Kernfächern des Bachelorstudiengangs im Sinne eines konsekutiven Gesamtstudiengangs.


Berufliche Perspektiven

Ein erfolgreicher Abschluss des Masterstudiums Elektrotechnik ermöglicht den Berufseinstieg in die typischen Tätigkeitsfelder der Elektrotechnik. Dazu gehören die Nachrichten- und Kommunikationstechnik, die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, die Mikrosystemtechnik und Nanoelektronik, die Hochfrequenztechnik und optische Systeme sowie die elektrische Energietechnik.

Die Ingenieure und Ingenieurinnen der Elektrotechnik gehören zu den meistgefragten Akademikern bzw. Akademikerinnen auf dem Arbeitsmarkt. Eine aktuelle Auswertung der Daten der Bundesagentur für Arbeit belegt den steigenden Bedarf (Bundesagentur für Arbeit: Der Arbeitsmarkt für Akademikerinnen und Akademiker in Deutschland ‐ Ingenieurwissenschaften, Nürnberg 2013). Während die Zahl der gemeldeten Arbeitslosen nach der Krise 2009 weiter kontinuierlich sinkt, hat sich die Anzahl der gemeldeten offenen Stellen gleichzeitig wieder deutlich erhöht. Dabei wird wohl nur ein Bruchteil der ausgeschriebenen Stellen der Bundesagentur für Arbeit gemeldet, so dass das Angebot an Stellen aktuell bei weitem die Nachfrage übersteigen dürfte. Somit kann die Nachfrage nach Ingenieuren und Ingenieurinnen der Elektrotechnik - v.a. in den alten Bundesländern inkl. Hamburg - wie schon in den vergangenen Jahren nicht befriedigt werden („Fachkräftemangel“).

Der Master-Abschluss befähigt die Absolventen zudem zur Aufnahme einer Promotion. 


Lernziele

Die Absolventinnen und Absolventen des Master‐Studiengangs Elektrotechnik sollen in der Lage sein, ihre im Studium erworbenen ingenieurwissenschaftlichen, mathematischen und  naturwissenschaftlichen Kompetenzen in die Praxis zu übertragen und dort - wenn nötig - selbstständig zu erweitern. Sie können Probleme mit wissenschaftlichen Methoden analysieren und zu einer Lösung führen, auch wenn die Probleme „offen“ oder unvollständig definiert sind. Sie sind zu selbständigem Arbeiten im Elektrotechnikingenieurwesen und in angrenzenden Disziplinen befähigt und können die für die Lösung technischer und konzeptioneller Fragestellungen benötigten Methoden und Verfahren sowie neue Erkenntnisse anwenden, kritisch hinterfragen und weiterentwickeln. Die Absolventinnen und Absolventen sind ferner qualifiziert, Entwürfe für anspruchsvolle Vorhaben in einer der Vertiefungsrichtungen
  • HF‐Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit,
  • Medizintechnik,
  • Nachrichten‐ und Kommunikationstechnik,
  • Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik und
  • Regelungs‐ und Energietechnik

zu erarbeiten und diese unter Berücksichtigung erforderlicher Abklärungen und Prüfung vorhandener Informationen zu planen. Die Lernziele sind im Folgenden eingeteilt in die Kategorien Wissen, Fertigkeiten, Sozialkompetenz und Selbstständigkeit.

Wissen
  • Die Studierenden können vertiefte mathematisch‐naturwissenschaftliche Kenntnisse wiedergeben und diese mit einem breiten theoretischen und methodischen Fundament untermauern. Dies schließt die Gebiete der Hochfrequenztechnik, der Regelungstechnik, der Mikrosystemtechnik und der Nanoelektronik ein, die im ersten Semester alle Pflichtveranstaltungen sind.
  • Die Studierenden können die Prinzipien, Methoden und Anwendungsgebiete der Vertiefungsrichtungen der Elektrotechnik im Detail erklären. Die Vertiefungsrichtungen sind (1) HF‐Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit, (2) Medizintechnik, (3) Nachrichten‐ und Kommunikationstechnik, (4) Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik und (5) Regelungs‐ und Energietechnik.
  • Die Studierenden können die Grundlagen im Bereich Betrieb und Management und angrenzenden Fächern wie Patentwesen benennen und in Beziehung zu ihrem Fach setzen.
  • Die Studierenden können die Elemente wissenschaftlicher Arbeit und Forschung anführen und können einen Überblick über deren Anwendung in der Elektrotechnik geben.

Fertigkeiten

Für alle Vertiefungen

  • Die Absolventen sind in der Lage komplexe regelungstechnische Systeme zu beurteilen, ihre Funktionsfähigkeit zu testen sowie mikrosystemtechnische und nanoelektronische Schaltungen zu analysieren und zu optimieren. Ferner können sie hochfrequenztechnische Lösungen erarbeiten sowie einen Überblick über Verfahren und Anwendungsmöglichkeiten der digitalen Nachrichtenübertragung geben (Kernqualifikationen).
  • Die Studierenden können zukünftige Technologien und wissenschaftliche Entwicklungen untersuchen bzw. einschätzen und sind befähigt, eigenständig forschend tätig zu werden (Befähigung zur Promotion).
Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit

Die Studierenden beherrschen das theoriegeleitete Anwenden sehr anspruchsvoller Methoden und Verfahren der HF-Technik, der Optik und der elektrotechnischen Verträglichkeit.

  • Studierende können komplexere Probleme der Antennentheorie beschreiben, mit CAD Simulationen Lösungsverfahren für Teilprobleme herausarbeiten und daraus eine Gesamtlösung erstellen. Sie sind in der Lage Effekte in Schaltungen der HF-Technik zu analysieren, zu simulieren und zu bewerten.
  • Studierende sind in der Lage faseroptische und integrierte optische Wellenausbreitungen mathematisch zu beschreiben, bei der Modellierung Näherungslösungen abzuleiten und Einflussfaktoren auf Systemkomponenten abzuschätzen.
  • Studierende sind in der Lage unterschiedliche Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder und zur Wellenausbreitung anzuwenden sowie die Ergebnisse zu diskutieren. Ebenso können Sie den Einfluss bezüglich der Elektromagnetischen Verträglichkeit abschätzen, analysieren und unterschiedliche Lösungswege gegeneinander abwägen.
Vertiefung Medizintechnik

Die Studierenden beherrschen theoriegeleitetes Anwenden sehr anspruchsvoller Methoden und Verfahren der Medizintechnik.

  • Studierende können Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten klinischer Bildgebungsverfahren erläutern sowie Effekte der wichtigsten Klassen bildgebender Sensoren und Displays unter Verwendung mathematischer Methoden und physikalischer Modelle interpretieren.
  • Die Studierenden können Navigations- und robotische Systeme für medizinische Anwendungen entwerfen und bewerten. Sie sind in der Lage eine Auswahl und Adaption von Klassifikations-, Regressions- und Prädiktionsverfahren zu begründen und können diese anhand klinischer Beispieldaten bewerten und die entsprechenden Methoden umsetzen.
  • Studierende sind in der Lage, medizinelektronische Anwendungen und die Realisierbarkeit von Mikrosystemen zu analysieren, Prozessfolgen für die Herstellung von Mikrostrukturen zu entwerfen und diese anzuwenden.
Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik

Die Studierenden beherrschen theoriegeleitetes Anwenden sehr anspruchsvoller Methoden und Verfahren der Nachrichten- und Kommunikationstechnik.

  • Studierende sind in der Lage die Leistungsfähigkeit von Nachrichtenübertragungsverfahren und Kommunikationsnetzen zu bewerten und die aufgetretenen Effekte zu erläutern sowie typische Planungs- und Optimierungsaufgaben zu lösen.
  • Die Studierenden sind in der Lage, mit Hilfe grundlegender informationstheoretischer Methoden Übertragungsverfahren, Datenkompressionsverfahren (Quellencodierung) und Fehlerkorrekturverfahren (Kanalcodierung) zu vergleichen, auszuwählen und zu dimensionieren.  Sie sind in der Lage, diese Verfahren in Software zu implementieren. Insbesondere können sie  die Grenzen der Datenkompression bzw. der Datenübertragungsrate  bestimmen und damit ein Übertragungsverfahren dimensionieren. 
  • Studierende können Methoden der Statistik auf Probleme der Kommunikationstechnik und der Signalverarbeitung anwenden. Sie können theoretisch und methodisch fundiert Merkmalsbewertungen und Klassifikationen analysieren.
Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik

Die Studierenden beherrschen das theoriegeleitete Anwenden sehr anspruchsvoller Methoden und Verfahren der Nanoelektronik und der Mikrosystemtechnik.

  • Sie können elektronische Schaltungen (analog und digital) entwerfen, Abweichungen von integrierten Bauelementen und Rauschspektren berechnen und durch Simulation verifizieren. Sie können das Kosten-Nutzen-Verhältnis unterschiedlicher Designansätze bestimmen.
  • Studierende sind in der Lage, die Realisierbarkeit von Mikrosystemen zu analysieren, eine Analyse der Einflüsse von Prozessparametern durchzuführen, Prozessfolgen für die Herstellung von Mikrostrukturen zu entwerfen und  diese anzuwenden.
  • Die Studierenden können Modelle und mathematische Beschreibungen hinsichtlich freier Wellenausbreitung sowie quantenoptischer Phänomene und Prozesse ableiten sowie  Näherungslösungen finden.
Vertiefung Regelungs- und Energietechnik

Die Studierenden beherrschen das theoriegeleitete Anwenden sehr anspruchsvoller Methoden und Verfahren der Regelungs- und der Energietechnik.

  • Die Studierenden sind in der Lage Optimierungen von Prozessabläufen durchzuführen und für abstrakte Aufgabenstellungen Methoden auszuwählen, die zu gewünschten Ergebnissen führen.
  • Die Studierenden sind in der Lage Technologien und Verfahren zur Planung bzw. Analyse realer elektrischer Energiesysteme anzuwenden, die Ergebnisse zu bewerten, das dynamische Verhalten und die Stabilität realer elektrischer Energiesysteme anhand geeigneter Modellierungen zu berechnen und zu analysieren.
  • Studierende sind in der Lage, komplexe lineare und nichtlineare Systeme zu analysieren, regelungstechnische Methoden anzuwenden und zu implementieren sowie umfassende mathematische Simulationen durchzuführen.
Sozialkompetenz
  • Die Studierenden sind in der Lage, Vorgehensweise und Ergebnisse ihrer Arbeit schriftlich und mündlich auf Deutsch und Englisch verständlich darzustellen.
  • Die Studierenden können über fortgeschrittene Inhalte und Probleme der Elektrotechnik mit Fachleuten und Laien auf Deutsch und Englisch kommunizieren. Sie können auf Nachfragen, Ergänzungen und Kommentare geeignet reagieren.
  • Die Studierenden sind in der Lage in Gruppen zu arbeiten. Sie können Teilaufgaben definieren, verteilen und integrieren. Sie können zeitliche Vereinbarungen treffen und sozial interagieren. Sie haben die Fähigkeit und Bereitschaft, Führungsverantwortung zu übernehmen.
Kompetenz zum selbständigen Arbeiten
  • Die Studierenden sind in der Lage, notwendige Informationen zu beschaffen und in den Kontext ihres Wissens zu setzen.
  • Die Studierenden können ihre vorhandenen Kompetenzen realistisch einschätzen, Defizite selbstständig kompensieren und sinnvolle Erweiterungen vornehmen.
  • Die Studierenden können selbstorganisiert und -motiviert Forschungsgebiete erarbeiten und neue Problemstellungen finden bzw. definieren (lebenslanges Forschen).

Studiengangsstruktur

Das Curriculum des Masterstudiengangs Elektrotechnik ist wie folgt gegliedert:
  • Kernqualifikation: 9 Module, 54 LP, 1. - 3. Semester
  • Vertiefung: 36 LP, 2. und 3. Semester
  • Masterarbeit: 30 LP, 4. Semester

Die fachliche Lehre der Kernqualifikation ist unterteilt in:

  • Theoretische Grundlagen der Vertiefungsrichtungen: 5 Module, 30 LP, 1. Semester
  • Technische Ergänzungskurse: 2 Module, 12 LP, 2. und 3. Semester

Die Kernqualifikation beinhaltet neben Fachmodulen auch überfachliche Module:

  • Betrieb & Management: 6 LP, 1. - 3. Semester
  • Nichttechnische Ergänzungskurse im Master: 6 LP, 1. - 3. Semester

Die Wahl einer Vertiefungsrichtung ist obligatorisch.

Die Vertiefungsrichtungen des Masterstudiengangs sind:

  • HF‐Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit,
  • Medizintechnik,
  • Nachrichten‐ und Kommunikationstechnik,
  • Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik und
  • Regelungs‐ und Energietechnik.

Innerhalb einer Vertiefungsrichtung kann und muss im Rahmen der vorgeschriebenen Leistungspunkteanzahl von 36 LP, entsprechend einem Anteil von 30% des Curriculums, aus einem Wahlpflicht‐Katalog ausgewählt werden. Die Fachmodule der Vertiefungsrichtungen sind im Modulhandbuch einzeln aufgeführt. Innerhalb jeder Vertiefungsrichtung muss mindestens ein Seminar belegt werden. Um trotz großer individueller Freiräume bei der Auswahl der Lehrveranstaltungen ein ausgewogenes Verhältnis von formalen und praktischen Lehrinhalten im Theorie‐ und Anwendungsbereich des Curriculums zu gewährleisten, sind Querschnittsveranstaltungen (theoretische Grundlagen der Vertiefungsrichtungen) im Umfang von 30 ECTS, entsprechend einem Anteil von 25% des Curriculums, obligatorisch für alle Studierenden des ersten Semesters. Diese umfassen die Module CMOS‐Nanoelektronik, Digitale Nachrichtenübertragung, Hochfrequenztechnik, Mikrosystemtechnik, Theorie und Entwurf regelungstechnischer Systeme. Weitere Spielräume bei der individuellen Gestaltung des Studienplanes bieten die technischen Ergänzungskurse, die aus dem technischen Gesamtkatalog aller Mastervorlesungen der TUHH im Umfang von 12 LP, entsprechend einem Anteil von 10% des Curriculums gewählt werden können. Den verbleibenden Teil des Curriculums machen die nichttechnischen Fächer mit einem Anteil von ebenfalls 10% und die Masterarbeit mit einem Anteil von 25% aus.

Der Studienplan enthält ein Mobilitätsfenster derart, dass Studierende das zweite oder dritte Semester im Ausland absolvieren können.

Fachmodule der Kernqualifikation

Modul M0523: Betrieb & Management

Modulverantwortlicher Prof. Matthias Meyer
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Die Studierenden sind in der Lage, ausgewählte betriebswirtschaftliche Spezialgebiete innerhalb der Betriebswirtschaftslehre zu verorten.
  • Die Studierenden können in ausgewählten betriebswirtschaftlichen Teilbereichen grundlegende Theorien, Kategorien und Modelle erklären.
  • Die Studierenden können technisches und betriebswirtschaftliches Wissen miteinander in Beziehung setzen.


Fertigkeiten
  • Die Studierenden können in ausgewählten betriebswirtschaftlichen Teilbereichen grundlegende Methoden anwenden.
  • Die Studierenden können für praktische Fragestellungen in betriebswirtschaftlichen Teilbereichen Entscheidungsvorschläge begründen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz --
Selbstständigkeit
  • Die Studierenden sind in der Lage, sich notwendiges Wissen durch Recherchen und Aufbereitungen von Material selbstständig zu erschließen.


Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Lehrveranstaltungen
Die Informationen zu den Lehrveranstaltungen entnehmen Sie dem separat veröffentlichten Modulhandbuch des Moduls.

Modul M0524: Nichttechnische Ergänzungskurse im Master

Modulverantwortlicher Dagmar Richter
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Nichttechnischen Angebote  (NTA)

vermittelt die in Hinblick auf das Ausbildungsprofil der TUHH nötigen Kompetenzen, die ingenieurwissenschaftliche Fachlehre fördern aber nicht abschließend behandeln kann: Eigenverantwortlichkeit, Selbstführung, Zusammenarbeit und fachliche wie personale Leitungsbefähigung der zukünftigen Ingenieurinnen und Ingenieure. Er setzt diese Ausbildungsziele in seiner Lehrarchitektur, den Lehr-Lern-Arrangements, den Lehrbereichen und durch Lehrangebote um, in denen sich Studierende wahlweise für spezifische Kompetenzen und ein Kompetenzniveau auf Bachelor- oder Masterebene qualifizieren können. Die Lehrangebote sind jeweils in einem Modulkatalog Nichttechnische Ergänzungskurse zusammengefasst. 

Die Lehrarchitektur

besteht aus einem studiengangübergreifenden Pflichtstudienangebot. Durch dieses zentral konzipierte Lehrangebot wird die Profilierung der TUHH Ausbildung auch im nichttechnischen Bereich gewährleistet.

Die Lernarchitektur erfordert und übt eigenverantwortliche Bildungsplanung in Hinblick auf den individuellen Kompetenzaufbau ein und stellt dazu Orientierungswissen zu thematischen Schwerpunkten von Veranstaltungen bereit.

Das über den gesamten Studienverlauf begleitend studierbare Angebot kann ggf. in ein-zwei Semestern studiert werden. Angesichts der bekannten, individuellen Anpassungsprobleme beim Übergang von Schule zu Hochschule in den ersten Semestern und um individuell geplante Auslandsemester zu fördern, wird jedoch von einer Studienfixierung in konkreten Fachsemestern abgesehen.

Die Lehr-Lern-Arrangements

sehen für Studierende - nach B.Sc. und M.Sc. getrennt - ein semester- und fachübergreifendes voneinander Lernen vor. Der Umgang mit Interdisziplinarität und einer Vielfalt von Lernständen in Veranstaltungen wird eingeübt - und in spezifischen Veranstaltungen gezielt gefördert.

Die Lehrbereiche

basieren auf Forschungsergebnissen aus den wissenschaftlichen Disziplinen Kulturwissenschaften, Gesellschaftswissenschaften, Kunst, Geschichtswissenschaften, Kommunikationswissenschaften, Migrationswissenschaften, Nachhaltigkeitsforschung und aus der Fachdidaktik der Ingenieurwissenschaften. Über alle Studiengänge hinweg besteht im Bachelorbereich zusätzlich ab Wintersemester 2014/15 das Angebot, gezielt Betriebswirtschaftliches und Gründungswissen aufzubauen. Das Lehrangebot wird durch soft skill und Fremdsprachkurse ergänzt. Hier werden insbesondere kommunikative Kompetenzen z.B. für Outgoing Engineers gezielt gefördert.

Das Kompetenzniveau

der Veranstaltungen in den Modulen der nichttechnischen Ergänzungskurse unterscheidet sich in Hinblick auf das zugrunde gelegte Ausbildungsziel: Diese Unterschiede spiegeln sich in den verwendeten Praxisbeispielen, in den - auf unterschiedliche berufliche Anwendungskontexte verweisende - Inhalten und im für M.Sc. stärker wissenschaftlich-theoretischen Abstraktionsniveau. Die Soft skills für Bachelor- und für Masterabsolventinnen/ Absolventen unterscheidet sich an Hand der im Berufsleben unterschiedlichen Positionen im Team und bei der Anleitung von Gruppen.

Fachkompetenz (Wissen)

Die Studierenden können

  • ausgewähltes Spezialgebiete des jeweiligen nichttechnischen Bereiches erläutern,
  • in den im Lehrbereich vertretenen Disziplinen grundlegende Theorien, Kategorien, Begrifflichkeiten, Modelle,  Konzepte oder künstlerischen Techniken skizzieren,
  • diese fremden Fachdisziplinen systematisch auf die eigene Disziplin beziehen, d.h. sowohl abgrenzen als auch Anschlüsse benennen,
  • in Grundzügen skizzieren, inwiefern wissenschaftliche Disziplinen, Paradigmen, Modelle, Instrumente, Verfahrensweisen und Repräsentationsformen der Fachwissenschaften einer individuellen und soziokulturellen Interpretation und Historizität unterliegen,              
  • können Gegenstandsangemessen in einer Fremdsprache kommunizieren (sofern dies der gewählte Schwerpunkt im NTW-Bereich ist).



Fertigkeiten

Die Studierenden können in ausgewählten Teilbereichen

  • grundlegende und teils auch spezielle Methoden der genannten Wissenschaftsdisziplinen anwenden.
  • technische Phänomene, Modelle, Theorien usw. aus der Perspektive einer anderen, oben erwähnten Fachdisziplin befragen.
  • einfache und teils auch fortgeschrittene Problemstellungen aus den behandelten Wissenschaftsdisziplinen erfolgreich bearbeiten,
  • bei praktischen Fragestellungen in Kontexten, die den technischen Sach- und Fachbezug übersteigen, ihre Entscheidungen zu Organisations- und Anwendungsformen der Technik begründen.




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind fähig ,

  • in unterschiedlichem Ausmaß kooperativ zu lernen
  • eigene Aufgabenstellungen in den o.g. Bereichen in adressatengerechter Weise in einer Partner- oder Gruppensituation zu präsentieren und zu analysieren,
  • nichttechnische Fragestellungen einer Zuhörerschaft mit technischem Hintergrund verständlich darzustellen
  • sich landessprachlich kompetent, kulturell angemessen und geschlechtersensibel auszudrücken (sofern dies der gewählte Schwerpunkt im NTW-Bereich ist)



Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in ausgewählten Bereichen in der Lage,

  • die eigene Profession und Professionalität im Kontext der lebensweltlichen Anwendungsgebiete zu reflektieren,
  • sich selbst und die eigenen Lernprozesse zu organisieren,
  • Fragestellungen vor einem breiten Bildungshorizont zu reflektieren und verantwortlich zu entscheiden,
  • sich in Bezug auf ein nichttechnisches Sachthema mündlich oder schriftlich kompetent auszudrücken.
  • sich als unternehmerisches Subjekt zu organisieren,   (sofern dies ein gewählter Schwerpunkt im NTW-Bereich ist).




Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Lehrveranstaltungen
Die Informationen zu den Lehrveranstaltungen entnehmen Sie dem separat veröffentlichten Modulhandbuch des Moduls.

Modul M0676: Digitale Nachrichtenübertragung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Nachrichtenübertragung (L0444) Vorlesung 2 3
Digitale Nachrichtenübertragung (L0445) Hörsaalübung 1 2
Praktikum Digitale Nachrichtenübertragung (L0646) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Gerhard Bauch
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik 1-3
  • Signale und Systeme
  • Einführung in die Nachrichtentechnik und ihre stochastischen Methoden
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Die Studierenden sind in der Lage, moderne digitale Nachrichtenübertragungsverfahren zu verstehen, zu vergleichen und zu entwerfen. Sie sind vertraut mit den Eigenschaften linearer und nicht-linearer digitaler Modulationsverfahren. Sie können die Verzerrungen durch Übertragungskanäle beschreiben sowie Empfänger einschließlich Kanalschätzung und Entzerrung entwerfen und beurteilen. Sie kennen die Prinzipien der Single Carrier- und Multicarrier-Übertragung und die Grundlagen wichtiger Vielfachzugriffsverfahren.
Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein digitales Nachrichtenübertragungsverfahren einschließlich Vielfachzugriff zu analysieren und zu entwerfen. Sie sind in der Lage, ein hinsichtlich Übertragungsrate, Bandbreitebedarf, Fehlerwahrscheinlichkeit und weiterer Signaleigenschaften geeignetes digitales Modulationsverfahren zu wählen. Sie können einen geeigneten Detektor einschließlich Kanalschätzung und Entzerrung entwerfen und dabei Eigenschaften suboptimaler Verfahren hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Aufwand berücksichtigen. Sie sind in der Lage, ein Single-Carrierverfahren oder ein Multicarrier-Verfahren zu dimensionieren und die Eigenschaften beider Ansätze gegeneinander abzuwägen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus geeigneten Literaturquellen selbständig zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (klausurnahe Aufgaben, Software-Tools, Clicker-System) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Pflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Netze: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Informationstechnologie: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0444: Digitale Nachrichtenübertragung
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Digitale Modulationsverfahren

  • Kohärente und nicht-kohärente Detektion

  • Kanalschätzung und Entzerrung

  • Single-Carrier- und Multicarrierübertragungsverfahren, Vielfachzugriffsverfahren (TDMA, FDMA, CDMA, OFDM)

Literatur

K. Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Teubner

P.A. Höher: Grundlagen der digitalen Informationsübertragung, Teubner.

J.G. Proakis, M. Salehi: Digital Communications. McGraw-Hill.

S. Haykin: Communication Systems. Wiley

R.G. Gallager: Principles of Digital Communication. Cambridge

A. Goldsmith: Wireless Communication. Cambridge.

D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge.

Lehrveranstaltung L0445: Digitale Nachrichtenübertragung
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0646: Praktikum Digitale Nachrichtenübertragung
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- DSL-Übertragung

- Stochastische Prozesse

- Digitale Datenübertragung

Literatur

K. Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Teubner

P.A. Höher: Grundlagen der digitalen Informationsübertragung, Teubner.

J.G. Proakis, M. Salehi: Digital Communications. McGraw-Hill.

S. Haykin: Communication Systems. Wiley

R.G. Gallager: Principles of Digital Communication. Cambridge

A. Goldsmith: Wireless Communication. Cambridge.

D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge.

Modul M0746: Microsystem Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrosystemtechnik (L0680) Vorlesung 2 4
Mikrosystemtechnik (L0682) Problemorientierte Lehrveranstaltung 1 1
Mikrosystemtechnik (L0681) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Kasper
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Electrical Engineering Fundamentals

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students know about the most important technologies and materials of MEMS as well as their applications in sensors and actuators.

Fertigkeiten

Students are able to analyze and describe the functional behaviour of MEMS components and to evaluate the potential of microsystems.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to solve specific problems alone or in a group and to present the results accordingly.

Selbstständigkeit

Students are able to acquire particular knowledge using specialized literature and to integrate and associate this knowledge with other fields.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang zweistündig
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0680: Microsystem Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 92, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Object and goal of MEMS

Scaling Rules

Lithography

Film deposition

Structuring and etching

Energy conversion and force generation

Electromagnetic Actuators

Reluctance motors

Piezoelectric actuators, bi-metal-actuator

Transducer principles

Signal detection and signal processing

Mechanical and physical sensors

Acceleration sensor, pressure sensor

Sensor arrays

System integration

Yield, test and reliability

Literatur

M. Kasper: Mikrosystementwurf, Springer (2000)

M. Madou: Fundamentals of Microfabrication, CRC Press (1997)

Lehrveranstaltung L0682: Microsystem Engineering
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Examples of MEMS components

Layout consideration

Electric, thermal and mechanical behaviour

Design aspects

Literatur

Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben

Lehrveranstaltung L0681: Microsystem Engineering
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0710: Hochfrequenztechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hochfrequenztechnik (L0573) Vorlesung 2 3
Hochfrequenztechnik (L0574) Hörsaalübung 2 2
Hochfrequenztechnik (L0575) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse Grundlagen der Nachrichtentechnik, Halbleiterelektronik und elektronischer Schaltungen, Grundkenntnisse der Wellenausbreitung aus den Vorlesungen Leitungstheorie und Theoretische Elektrotechnik.


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Phänomene bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in unterschiedlichen Frequenzbändern erklären. Sie können Übertragungssysteme und die darin enthaltenen Komponenten beschreiben. Sie können einen Überblick über unterschiedliche Antennentypen geben und die grundlegenden Kenngrößen von Antennen beschreiben. Sie können das Rauschen von linearen Schaltungen erklären, Schaltungsvarianten anhand von Kenngrößen vergleichen und für unterschiedliche Situationen die jeweils am besten geeignete wählen.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu berechnen. Sie können komplette Übertragungssysteme analysieren und einfache Empfängerschaltungen auslegen. Sie können die Eigenschaften und Kenngrößen von einfachen Antennen und Gruppenstrahlern anhand aus der Geometrie berechnen. Sie können das Rauschen von Empfängern und den Signal-zu-Rausch-Abstand von kompletten Übertragungssystemen berechnen. Die Studienenden können die erlerne Theorie in Praktikumsversuchen anwenden.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden führen während des Praktikums in Gruppen versuche durch. Sie dokumentieren, diskutieren und bewerten die Ergebnisse gemeinsam.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind fähig das erlernte Wissen mit ihren Vorkenntnissen aus anderen Vorlesungen zu verknüpfen. Sie können unter Anleitung für die Lösung spezifischer Probleme notwendige Daten aus externen Quellen, wie Normen oder Literatur, extrahieren und anwenden. Sie sind in der Lage eigenständig und mit Hilfe der Praktikumsumdrucke ihr Wissen in die Praxis umzusetzen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0573: Hochfrequenztechnik
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Antennen: Berechnungsgrundlagen - Kenngrößen - Verschiedene Antennenformen

- Funkwellenausbreitung

- Sender: Leistungserzeugung mit Röhren - Sendeverstärker

- Empfänger: Vorverstärker - Überlagerungsempfang - Empfangsempfindlichkeit - Rauschen

- Ausgewählte Systembeispiele


Literatur

H.-G. Unger, „Elektromagnetische Theorie für die Hochfrequenztechnik, Teil I“, Hüthig, Heidelberg, 1988

H.-G. Unger, „Hochfrequenztechnik in Funk und Radar“, Teubner, Stuttgart, 1994

E. Voges, „Hochfrequenztechnik - Teil II: Leistungsröhren, Antennen und Funkübertragung, Funk- und Radartechnik“, Hüthig, Heidelberg, 1991

E. Voges, „Hochfrequenztechnik“, Hüthig, Bonn, 2004


C.A. Balanis, “Antenna Theory”, John Wiley and Sons, 1982

R. E. Collin, “Foundations for Microwave Engineering”, McGraw-Hill, 1992

D. M. Pozar, “Microwave and RF Design of Wireless Systems”, John Wiley and Sons, 2001

D. M. Pozar, “Microwave Engineerin”, John Wiley and Sons, 2005


Lehrveranstaltung L0574: Hochfrequenztechnik
Typ Hörsaalübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0575: Hochfrequenztechnik
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0846: Control Systems Theory and Design

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Theorie und Entwurf regelungstechnischer Systeme (L0656) Vorlesung 2 4
Theorie und Entwurf regelungstechnischer Systeme (L0657) Gruppenübung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Introduction to Control Systems
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain how linear dynamic systems are represented as state space models; they can interpret the system response to initial states or external excitation as trajectories in state space
  • They can explain the system properties controllability and observability, and their relationship to state feedback and state estimation, respectively
  • They can explain the significance of a minimal realisation
  • They can explain observer-based state feedback and how it can be used to achieve tracking and disturbance rejection
  • They can extend all of the above to multi-input multi-output systems
  • They can explain the z-transform and its relationship with the Laplace Transform
  • They can explain state space models and transfer function models of discrete-time systems
  • They can explain the experimental identification of ARX models of dynamic systems, and how the identification problem can be solved by solving a normal equation
  • They can explain how a state space model can be constructed from a discrete-time impulse response

Fertigkeiten
  • Students can transform transfer function models into state space models and vice versa
  • They can assess controllability and observability and construct minimal realisations
  • They can design LQG controllers for multivariable plants
  •  They can carry out a controller design both in continuous-time and discrete-time domain, and decide which is  appropriate for a given sampling rate
  • They can identify transfer function models and state space models of dynamic systems from experimental data
  • They can carry out all these tasks using standard software tools (Matlab Control Toolbox, System Identification Toolbox, Simulink)

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work in small groups on specific problems to arrive at joint solutions. 

Selbstständigkeit

Students can obtain information from provided sources (lecture notes, software documentation, experiment guides) and use it when solving given problems.

They can assess their knowledge in weekly on-line tests and thereby control their learning progress.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Vertiefung Flugzeugsysteme: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0656: Control Systems Theory and Design
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 92, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

State space methods (single-input single-output)

• State space models and transfer functions, state feedback 
• Coordinate basis, similarity transformations 
• Solutions of state equations, matrix exponentials, Caley-Hamilton Theorem
• Controllability and pole placement 
• State estimation, observability, Kalman decomposition 
• Observer-based state feedback control, reference tracking 
• Transmission zeros
• Optimal pole placement, symmetric root locus 
Multi-input multi-output systems
• Transfer function matrices, state space models of multivariable systems, Gilbert realization 
• Poles and zeros of multivariable systems, minimal realization 
• Closed-loop stability
• Pole placement for multivariable systems, LQR design, Kalman filter 

Digital Control
• Discrete-time systems: difference equations and z-transform 
• Discrete-time state space models, sampled data systems, poles and zeros 
• Frequency response of sampled data systems, choice of sampling rate 

System identification and model order reduction 
• Least squares estimation, ARX models, persistent excitation 
• Identification of state space models, subspace identification 
• Balanced realization and model order reduction 

Case study
• Modelling and multivariable control of a process evaporator using Matlab and Simulink 
Software tools
• Matlab/Simulink

Literatur
  • Werner, H., Lecture Notes „Control Systems Theory and Design“
  • T. Kailath "Linear Systems", Prentice Hall, 1980
  • K.J. Astrom, B. Wittenmark "Computer Controlled Systems" Prentice Hall, 1997
  • L. Ljung "System Identification - Theory for the User", Prentice Hall, 1999
Lehrveranstaltung L0657: Control Systems Theory and Design
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0913: CMOS Nanoelectronics with Practice

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
CMOS-Nanoelektronik (L0764) Vorlesung 2 3
CMOS-Nanoelektronik (L1063) Laborpraktikum 2 2
CMOS-Nanoelektronik (L1059) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Wolfgang Krautschneider
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Fundamentals of MOS devices and electronic circuits
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the functionality of very small  MOS transistors and explain the problems occurring due to scaling-down the minimum feature size.
  • Students are able to explain the basic steps of processing of very small MOS devices.
  • Students can exemplify the functionality of volatile and non-volatile memories und give their specifications.
  • Students can describe the limitations of advanced MOS technologies.
  • Students can explain measurement methods for MOS quality control.


Fertigkeiten
  • Students can quantify the current-voltage-behavior of very small MOS transistors and list possible applications.
  • Students can describe larger electronic systems by their functional blocks.
  • Students can name the existing options for the specific applications and select the most appropriate ones.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students can team up with one or several partners who may have different professional backgrounds
  • Students are able to work by their own or in small groups for solving problems and answer scientific questions.


Selbstständigkeit
  • Students are able to assess their knowledge in a realistic manner.
  • The students are able to draw scenarios for estimation of the impact of advanced mobile electronics on the future lifestyle of the society.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0764: CMOS Nanoelectronics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Ideal and non-ideal MOS devices
  • Threshold voltage, Parasitic charges, Work function difference
  • I-V behavior
  • Scaling-down rules
  • Details of very small MOS transistors
  • Basic CMOS process flow
  • Memory Technology, SRAM, DRAM, embedded DRAM
  • Gain memory cells
  • Non-volatile memories, Flash memory circuits
  • Methods for Quality Control, C(V)-technique, Charge pumping, Uniform injection
  • Systems with extremely small CMOS transistors
Literatur
  • S. Deleonibus, Electronic Device Architectures for the Nano-CMOS Era, Pan Stanford Publishing, 2009.
  • Y. Taur and T.H. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices, Cambridge University Press, 2nd edition.
  • R.F. Pierret, Advanced Semiconductor Fundamentals, Prentice Hall, 2003.
  • F. Schwierz, H. Wong, J. J. Liou, Nanometer CMOS, Pan Stanford Publishing, 2010.
  • H.-G. Wagemann und T. Schönauer, Silizium-Planartechnologie, Grundprozesse, Physik und Bauelemente
    Teubner-Verlag, 2003, ISBN 3519004674


Lehrveranstaltung L1063: CMOS Nanoelectronics
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L1059: CMOS Nanoelectronics
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0798: Technischer Ergänzungskurs I für ETMS (laut FSPO)

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Fertigkeiten

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Selbstständigkeit

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung laut FSPO
Prüfungsdauer und -umfang laut Modulbeschreibung
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht

Modul M0799: Technischer Ergänzungskurs II für ETMS (laut FSPO)

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Fertigkeiten

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Selbstständigkeit

siehe gewähltes Modul laut FSPO

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung laut FSPO
Prüfungsdauer und -umfang laut Modulbeschreibung
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht

Fachmodule der Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit

Modul M0548: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen (L0371) Vorlesung 3 5
Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen (L0373) Gruppenübung 2 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Physik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Bioelektromagnetik, d.h. der Beschreibung und Anwendung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie,  erklären. Sie können die wesentlichen physikalischen Abläufe erläutern und nach Wellenlänge bzw. Frequenz der Felder einordnen. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Charakterisierung elektromagnetischer Felder in der Praxis geben. Sie können therapeutische und diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizintechnik benennen.

Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Beschreibung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie anwenden. Dafür können Sie auf elementare Lösungen der Maxwellschen Gleichungen Bezug nehmen und diese sinnvoll einsetzen. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf biologische Materie vorhersagen, können diese nach Wellenlänge bzw. Frequenz klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Validierungsstrategien für ihre Vorhersagen entwickeln. Sie können Effekte elektromagnetischer Felder für therapeutische und diagnostische Anwendungen gegeneinander abwägen und auswählen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren (z.B. während Kleingruppenübungen).




Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, Informationen aus einschlägigen Fachpublikationen zu gewinnen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik, Grundlagen der Elektrotechnik oder Physik) zu verknüpfen. Sie können Probleme und Effekte im Bereich der Bioelektromagnetik auf Englisch kommunizieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30-60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0371: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 5
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 108, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Phänomene)

- Mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder (Maxwell-Gleichungen)

- Elektromagnetische Eigenschaften biologischer Materie

- Prinzipien der Energieabsorption in biologischer Materie, Dosimetrie

- Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (v.a. FDTD)

- Messtechnische Methoden zur Bestimmung elektromagnetischer Felder

- Verhalten elektromagnetischer Felder niedriger Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder mittlerer Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder hoher Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder sehr hoher Frequenz in biologischer Materie

- Diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Therapeutische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Der menschliche Körper als Generator elektromagnetischer Felder


Literatur

- C. Furse, D. Christensen, C. Durney, "Basic Introduction to Bioelectromagnetics", CRC (2009)

- A. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka, "RF/Microwave Interaction with Biological Tissues", Wiley (2006)

- S. Grimnes, O. Martinsen, "Bioelectricity and Bioimpedance Basics", Academic Press (2008)

- F. Barnes, B. Greenebaum, "Bioengineering and Biophysical Aspects of Electromagnetic Fields", CRC (2006)


Lehrveranstaltung L0373: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 2, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Phänomene)

- Mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder (Maxwell-Gleichungen)

- Elektromagnetische Eigenschaften biologischer Materie

- Prinzipien der Energieabsorption in biologischer Materie, Dosimetrie

- Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (v.a. FDTD)

- Messtechnische Methoden zur Bestimmung elektromagnetischer Felder

- Verhalten elektromagnetischer Felder niedriger Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder mittlerer Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder hoher Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder sehr hoher Frequenz in biologischer Materie

- Diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Therapeutische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Der menschliche Körper als Generator elektromagnetischer Felder


Literatur

- C. Furse, D. Christensen, C. Durney, "Basic Introduction to Bioelectromagnetics", CRC (2009)

- A. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka, "RF/Microwave Interaction with Biological Tissues", Wiley (2006)

- S. Grimnes, O. Martinsen, "Bioelectricity and Bioimpedance Basics", Academic Press (2008)

- F. Barnes, B. Greenebaum, "Bioengineering and Biophysical Aspects of Electromagnetic Fields", CRC (2006)


Modul M0643: Optoelectronics I - Wave Optics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optoelektronik I: Wellenoptik (L0359) Vorlesung 2 3
Optoelektronik I: Wellenoptik (Übung) (L0361) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Eich
Zulassungsvoraussetzungen

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in electrodynamics, calculus


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the fundamental mathematical and physical relations of freely propagating optical waves.
They can give an overview on wave optical phenomena such as diffraction, reflection and refraction, etc. 
Students can describe waveoptics based components such as electrooptical modulators in an application oriented way.



Fertigkeiten

Students can generate models and derive mathematical descriptions in relation to free optical wave propagation.
They can derive approximative solutions and judge factors influential on the components' performance.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can jointly solve subject related problems in groups. They can present their results effectively within the framework of the problem solving course.


Selbstständigkeit

Students are capable to extract relevant information from the provided references and to relate this information to the content of the lecture. They can reflect their acquired level of expertise with the help of lecture accompanying measures such as exam typical exam questions. Students are able to connect their knowledge with that acquired from other lectures.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 40 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0359: Optoelectronics I: Wave Optics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction to optics
  • Electromagnetic theory of light
  • Interference
  • Coherence
  • Diffraction
  • Fourier optics
  • Polarisation and Crystal optics
  • Matrix formalism
  • Reflection and transmission
  • Complex refractive index
  • Dispersion
  • Modulation and switching of light
Literatur

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley 2007 
Hecht, E., Optics, Benjamin Cummings, 2001
Goodman, J.W. Statistical Optics, Wiley, 2000
Lauterborn, W., Kurz, T., Coherent Optics: Fundamentals and Applications, Springer, 2002

Lehrveranstaltung L0361: Optoelectronics I: Wave Optics (Problem Solving Course)
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics
Literatur

see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics

Modul M1016: Optical Communication

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optische Kommunikationstechnik (L0477) Vorlesung 2 3
Optische Kommunikationstechnik (L0480) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Hagen Renner
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0477: Optical Communication
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Hagen Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Optical Communications 

  • Optical waveguide fundamentals 
    • total internal reflection at plane dielectric interfaces
    • slab waveguides
    • rays in step-index and graded-index “multi-mode” fibers
    • modes in optical fibers
    • single-mode fibers
    • fabrication of fibers
  • Properties of silica optical fiber relevant in communications
    • attenuation by scattering and absorption
    • dispersion and pulse broadening
    • polarization mode dispersion
  • Passive fiber optical components
    • excitation of fibers, splice/connector loss
    • fiber optical directional couplers
    • isolators, circulators, phased arrays, grating components
  • Photodiode and LED fundamentals
    • pin-photodiodes: responsivity, response time, equivalent circuit
    • avalanche photodiodes
    • light emitting diodes: spectra, output power, modulation
  • Noise in photodetectors 
    • power spectral density of a train of randomly occuring events
    • shot noise and thermal noise
    • photodetector equivalent circuits with noise sources
    • basic receiver considerations
  • Laserdiodes
    • basic laser physics
    • Fabry-Perot laser diodes
    • rate equations and LD characteristics
    • special laser diodes
  • Optical fiber amplifiers
    • Erbium in silica fibers: energy levels, transitions, cross sections, amplification                                            
    • noise in optical amplifiers: spontaneous emission, ASE, noise figure, periodic amplification
    • modelling of optical amplifiers
    • examples and applications
  • Nonlinearities in optical fibers
    • basic nonlinear effects
    • solitons for high bit rate transmission: dispersion vs. self phase modulation
  • Optical fiber systems
Literatur

[1]        G.P. Agrawal, "Fiber-optic communication systems", Wiley-Interscience, 2002

[2]        J. Gowar: “Opical Communication Systems“, Prentice Hall 199

[3]         I.P. Kaminov and L. Koch (ed.): “Optical Fiber Telecomminications“,

            volume IIIA and IIIB, Academic Press, 1997

[4]        A. Yariv: “Optical Electronics“, Sauders College Publishing, 1997

[5]        E.G. Neumann: “Single-Mode Fibers“, Springer 1988

[6]        H.G. Unger: “Optische Nachrichtentechnik“, volume I and II, Hüthig 1992

            (in German)

[7]        J.M. Senior: “Optical Fiber communications“, Prentice Hall 2009

[8]        E. Voges and K. Petermann (ed.): “Optische Kommunikationstechnik”,

            Springer 2002 (in German)

Lehrveranstaltung L0480: Optical Communication
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Hagen Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0645: Fibre and Integrated Optics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Faseroptik und Integrierte Optik (L0363) Vorlesung 2 3
Faseroptik und Integrierte Optik (Übung) (L0365) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Eich
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic principles of electrodynamics and optics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the fundamental mathematical and physical relations and technological basics of guided optical waves. They can describe integrated optical as well as fibre optical structures. They can give an overview on the applications of integrated optical components in optical signal processing.

Fertigkeiten

Students can generate models and derive mathematical descriptions in relation to fibre optical and integrated optical wave propagation. They can derive approximative solutions and judge factors influential on the components' performance.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Students can jointly solve subject related problems in groups. They can present their results effectively within the framework of the problem solving course.
Selbstständigkeit

Students are capable to extract relevant information from the provided references and to relate this information to the content of the lecture. They can reflect their acquired level of expertise with the help of lecture accompanying measures such as exam typical exam questions. Students are able to connect their knowledge with that acquired from other lectures.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 40 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0363: Fibre and Integrated Optics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Hagen Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Theory of optical waveguides
  • Coupling to and from waveguides
  • Losses
  • Linear and nonlinear dspersion
  • Components and technical applications
Literatur

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley 2007
Hunsperger, R.G., Integrated Optics: Theory and Technology, Springer, 2002
Agrawal, G.P.,Fiber-Optic Communication Systems, Wiley, 2002, ISBN 0471215716
Marcuse, D., Theory of Dielectric Optical Waveguides, Academic Press,1991, ISBN 0124709516
Tamir, T. (ed), Guided-Wave Optoelectronics, Springer, 1990

Lehrveranstaltung L0365: Fibre and Integrated Optics (Problem Solving Course)
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Hagen Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

See lecture Fibre and Integrated Optics

Literatur

See lecture Fibre and Integrated Optics

Modul M0712: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I (L0580) Vorlesung 3 4
Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I (L0581) Hörsaalübung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Elektrotechnik IV, Hochfrequenztechnik, Grundlagen der Halbleitertechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die Funktionsweise von Verstärker, Mischer und Oszillator detailliert erläutern. Sie können Theorien, Konzepte und sinnvolle Annahmen zur Beschreibung und Synthese dieser Bauelemente darstellen. Sie sind in der Lage, vertiefte Kenntnisse der Physik ausgewählter Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente auf den Verstärker, den Mischer und den Oszillator anzuwenden. Sie können verschiedene Bauelemente hinsichtlich unterschiedlicher Parameter (wie z.B. Frequenzbereich, Leistung und Effizienz) gegenüberstellen.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage einzuschätzen, welche prinzipiellen linearen und nichtlinearen Effekte in einer aktiven Schaltung der Hochfrequenztechnik auftauchen können, und können diese analysieren und bewerten. Sie können passive und aktive lineare Mikrowellenschaltungen mit modernen Software-Werkzeugen unter Berücksichtigung von Anwendungsanforderungen entwickeln.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren (z.B. während der CAD-Übungen).


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Elektrotechnik IV, Theoretische Elektrotechnik, Hochfrequenztechnik und Elektronische Bauelemente) verknüpfen. Sie sind fähig, Probleme und Lösungen im Bereich der Hochfrequenzbauelemente auf Englisch kommunizieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0580: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Verstärker: S-Parameter, Stabilität, Gewinndefinitionen, Gewöhnlicher Bipolartransistor und HBT, MESFET und HEMT; Schaltungsanwendungen, Nichtlineare Verzerrungen, Rauscharmer Vorverstärker, Leistungsverstärker

- Mischer: Parametrische Rechnung; pn- und Schottky-Diode, FET; Schaltungsanwendungen, Konversionsgewinn und Rauschzahl

- Oszillator: Anschwingverhalten, Großsignalarbeitspunkt, Stabilität; IMPATT-Diode, Gunn-Element, FET; Oszillator-Stabilisierung

- Lineare Passive Schaltungen: Planare Mikrowellenschaltungen, Lambda-Viertel-Anpassung und Diskontinuitäten, Tiefpass- und Bandpassfilter-Synthese

- Entwurf aktiver Schaltungen


Literatur

- E. Voges, „Hochfrequenztechnik“, Hüthig (2004)

- H.-G. Unger, W. Harth, „Hochfrequenz-Halbleiterelektronik“, S. Hirzel Verlag (1972)

- S.M. Sze, „Physics of Semiconductor Devices”, John Wiley & Sons (1981)
- A. Jacob, „Lecture Notes Microwave Semiconductor Devices and Circuits Part I“


Lehrveranstaltung L0581: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I
Typ Hörsaalübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0769: EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren (L0743) Vorlesung 3 4
EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren (L0744) Gruppenübung 1 1
EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren (L0745) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Elektromagnetischen Verträglichkeit elektrischer und elektronischer Systeme erklären und in den Kontext des störungsfreien Aufbaus und des Nachweises der Elektromagnetischen Verträglichkeit solcher Systeme setzen. Sie können die verschiedenen Störquellen und Koppelpfade klassifizieren und erläutern. Sie können passive Entstörkonzepte für Probleme der Elektromagnetischen Verträglichkeit vorschlagen und beschreiben. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Sicherstellung der Elektromagnetischen Verträglichkeit in der elektrotechnischen Praxis geben.

Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Modellbildung der Elektromagnetischen Verträglichkeit typischer elektrischer und elektronischer Systeme anwenden. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf die Elektromagnetische Verträglichkeit vorhersagen, können diese klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Lösungsstrategien aus diesen Vorhersagen ableiten und für die Anwendung in der elektrotechnischen Praxis dimensionieren. Sie können verschiedene Lösungsstrategien gegeneinander abwägen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren, etwa während der praktischen Versuche und Übungen.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik und Nachrichtentechnik) verknüpfen. Sie können Probleme und Lösungen im Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit auf Englisch kommunizieren.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0743: EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Einführung in die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
  • Störquellen in Zeit- und Frequenzbereich
  • Kopplungsmechanismen
  • Leitungen und ihre Kopplung an elektromagnetische Felder
  • Schirmung
  • Filter
  • EMV-Prüfverfahren
Literatur
  • C.R. Paul: "Introduction to Electromagnetic Compatibility", 2nd ed., (Wiley, New Jersey, 2006).
  • A.J. Schwab und W. Kürner: "Elektromagnetische Verträglichkeit", 6. Auflage, (Springer, Berlin 2010).
  • F.M. Tesche, M.V. Ianoz, and T. Karlsson: "EMC Analysis Methods and Computational Models", (Wiley, New York, 1997).
Lehrveranstaltung L0744: EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Die Übung dient der Vertiefung und Einübung der Vorlesungsinhalte.

Literatur
  • C.R. Paul: "Introduction to Electromagnetic Compatibility", 2nd ed., (Wiley, New Jersey, 2006).
  • A.J. Schwab und W. Kürner: "Elektromagnetische Verträglichkeit", 6. Auflage, (Springer, Berlin 2010).
  • F.M. Tesche, M.V. Ianoz, and T. Karlsson: "EMC Analysis Methods and Computational Models", (Wiley, New York, 1997).
  • Scientific articles and papers
Lehrveranstaltung L0745: EMV I: Kopplungen, Gegenmaßnahmen und Prüfverfahren
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Mit Hilfe von Laborversuchen werden die folgenden Themenfelder der EMV praktisch untersucht:

  • Schirmung
  • Leitungsgeführte EMV-Prüfverfahren
  • Die GTEM-Zelle als feldgebundene Prüfumgebung
Literatur Versuchsbeschreibungen und zugehörige Literatur werden innerhalb der Veranstaltung bereit gestellt.

Modul M0784: Einführung in die Antennentheorie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Einführung in die Antennentheorie (L0783) Vorlesung 2 3
Einführung in die Antennentheorie (L0784) Hörsaalübung 1 1
Einführung in die Antennentheorie (L1349) Laborpraktikum 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Elektrotechnik IV, Theoretische Elektrotechnik II, Hochfrequenztechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegende Theorie und Näherungen zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf Leitungen und im freien Raum gezielt zur Charakterisierung von Antennen einsetzen. Sie können einschätzen, welche Analysemethode für welche Antennengeometrie geeignet ist. Sie können für unterschiedliche Antennentypen die Feldgleichungen herleiten. Die Studierenden können die Funktionalität und das Abstrahlverhalten von Antennen auf der Basis physikalischer Prinzipien erläutern. Auch die Funktionalität von Gruppierungen aus mehreren Antennen (Gruppenstrahler) können von den Studierenden ausgewertet werden.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage die verschiedenen Methoden, welche für die Beschreibung von Antennen verwendet werden können, problembezogen anzuwenden. Durch die Analyse unterschiedlicher Antennentypen können die Studierenden einschätzen, welche Antennen für eine bestimmte Situation geeignet sind, z.B. in Bezug auf die Abstrahlung oder die Eingangsimpedanz. Sie haben das Wissen, auch weitergehende Antennen- und Abstrahlungsprobleme selbstständig zu bearbeiten. Mit Hilfe von vorlesungsbegleitenden CAD-Übungen und Laborpraktika können die Studierenden die verwendeten Näherungen verifizieren und deren Genauigkeit einschätzen. So können sie theoretische, numerische und experimentelle Methoden vergleichen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können während der CAD-Übungen und Laborpraktika in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren und dokumentieren.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, ergänzende Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Hochfrequenztechnik, Theoretische Elektrotechnik II) verknüpfen und vertiefen. Die Studierenden erlangen die Fähigkeit, eigenständig für gegebene Rahmenbedingungen passende Antennentypen auszuwählen und zu entwickeln.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0783: Einführung in die Antennentheorie
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Grundlagen: Nah- und Fernfeld, Näherungslösungen, komplexer Energiesatz (Poynting Theorem)

- Drahtantennen: Rahmenantenne, Faltdipol, Scheibenkonusantenne, Langdrahtantenne, Wendelantenne

- Hornantennen: rechteckige Apertur, kreisförmige Apertur, Rillenhorn

- Reflektorantennen: Geometrische Optik, Geometrische Beugungstheorie

- Gruppenstrahler (Antennenarrays): Arrayfaktor, Strahlschwenkung, gleichförmig und ungleichförmig angeregte lineare Gruppenstrahler, Speisung von Gruppenstrahlern

- CAD-Werkzeuge für elektrische Analyse und Entwurf von Antennen und Gruppenstrahlern

- Thematisch passende Laborpraktika


Literatur

- H.-G. Unger, "Hochfrequenztechnik in Funk und Radar" Teubner (1994)

- C. A. Balanis, "Antenna Theory - Analysis and Design 3rd ed." Wiley-Interscience (2005)

- C. A. Balanis, "Advanced Engineering Electromagnetics" Wiley (1989)


Lehrveranstaltung L0784: Einführung in die Antennentheorie
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L1349: Einführung in die Antennentheorie
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0785: Elektromagnetische Wellen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Elektromagnetische Wellen (L0785) Vorlesung 2 3
Elektromagnetische Wellen (L0786) Hörsaalübung 1 1
Elektromagnetische Wellen (L1346) Laborpraktikum 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen


Empfohlene Vorkenntnisse

Elektrotechnik IV, Theoretische Elektrotechnik II, Hochfrequenztechnik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Ausgehend von den Maxwell’schen Gleichungen sind die Studierenden in der Lage die Feldgrößen elektromagnetischer Wellen anhand von skalaren Potentialen zu berechnen und aus diesen Größen Aussagen über Ausbreitung und Dämpfung elektromagnetischer Wellen auf verschiedensten Strukturen zu treffen. Weiterhin lernen die Studierenden kennen, welche Auswirkungen Diskontinuitäten auf Modenausbreitung haben und wie diese mit Hilfe von diskreten Elementen modelliert werden können. Die Beschreibung allgemeiner Mikrowellennetzwerke sowie beliebig geformter zylindrischer Wellenleiter erlauben es den Studierenden, eine Vielzahl von hochfrequenztechnischen Problemen zu beschreiben und zu analysieren. Durch Störungs- und Variationsansätze lernen die Studierenden Probleme zu formulieren, um diese in einen Optimierungsprozess oder anderen numerische Verfahren zu integrieren. Durch ein einfaches abschließendes Beispiel bekommen die Studierenden einen Einblick in die Momentenmethode, die die Lösung fachspezifischer Probleme am Computer ermöglicht. In den Praktika werden die Theorien der Vorlesung und Hörsaalübung direkt eingesetzt und in kleinen Gruppen messtechnisch erfasst.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage einfache elektromagnetische Probleme zu analysieren, sowie qualitative Aussagen über den Einfluss auf Wellenausbreitung zu treffen. Es können grundlegende Auswirkungen von Störstellen (z.B. Wellenleiterübergänge) vorhergesagt und eingeschätzt werden. Mit Hilfe der behandelten Methoden können die Studierenden auch nicht standardisierte Probleme qualitativ oder quantitativ bewerten. Durch die Allgemeinheit der behandelten Ansätze sind die Studierenden in der Lage, eine Vielzahl von Problemen mit den Methoden des Moduls zu verbinden und so intuitive Lösungsansätze zu entwickeln. In vorlesungsbegleitenden Laborpraktika können die
Studierenden die erlernten Methoden praktisch anwenden und verifizieren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können während der Laborpraktika in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren und dokumentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, ergänzende Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Hochfrequenztechnik, Theoretische Elektrotechnik II) verknüpfen und vertiefen. Die Studierenden erlangen die Fähigkeit, eigenständig Vorhersagen über das Verhalten elektromagnetischer Komponenten zu treffen und so im Vorfeld passende Lösungsansätze zu entwickeln, um eine gewünschte Funktionalität zu erhalten.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0785: Elektromagnetische Wellen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Allgemeine Eigenschaften elektromagnetischer Felder und ebener Wellen: Allgemeine Lösung der Maxwell’schen Gleichungen (in kartesischen Koordinaten), Ebene Wellen, Rechteckhohlleiter, Dämpfung in Wellenleitern, Entartete Moden, Hohlraumresonatoren, Partiell dielektrisch gefüllte Hohlleiter, Dielektrische Schichtwellenleiter, Oberflächenwellenleiter, Leckwellen.
- Feldwellenentwicklung: Modenentwicklung im Rechteckhohlleiter und an Wellenleiterübergängen, Feldentwicklung im freien Raum.
- Mikrowellennetzwerke: Zylindrische Wellenleiter, N-Tor Netzwerke.
- Störungs- und Variationsansätze: Stationäre Ausdrücke, Rayleigh-Ritz-Verfahren, Reaktionskonzept.
- Momentenmethode: Problemformulierung, Punktabtastung, Basisfunktionen auf Teilbereichen, Approximative Operatoren, Green’sche Funktionen, Anwendung auf Streuprobleme, Wavelets als Basisfunktionen.

Literatur

- H.-G. Unger, "Elektromagnetische Theorie für die Hochfrequenztechnik", Teil I+II, Teubner (1988)

- R. F. Harrington, "Time-Harmonic Electromagnetic Fields", Wiley-Interscience (1961

- R. F. Harrington, "Field Computation by Moment Methods", Robert E. Krieger Publ. Comp. (1968)

Lehrveranstaltung L0786: Elektromagnetische Wellen
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L1346: Elektromagnetische Wellen
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0800: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0802) Vorlesung 2 3
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0803) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Numerische Verfahren der elektromagnetischen Feldberechnung spielen eine zunehmend wichtigere Rolle in der Elektrotechnik, zum Beispiel im Bereich der Antennenentwicklung oder bei der Analyse elektromagnetischer Verträglichkeitsprobleme (EMV). Die grundlegenden Prinzipien der wichtigen Verfahren, die heute in der Praxis in Gebrauch sind, werden erläutert. Es stellt sich heraus, das jedes Verfahren Schwächen und Vorteile in der Anwendung hat. Die Studierenden sollen beurteilen zu können, welche Methode jeweils vorteilhaft einzusetzen ist, bzw. ob eine Anwendung auf die bestimmte Problemstellungen überhaupt möglich ist.

Fertigkeiten

Die Studierenden können basierend auf dem Funktionsprinzip des jeweiligen numerischen Verfahrens diskretisierte Modelle erstellen, und zwar unter  Beachtung der elektrischen Größe und der zu berücksichtigenden geometrischen Komplexität. Sie wissen, wie der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Gitterelemente (Oberflächensegmente, Zellen), dem sich daraus ergebenden erforderlichen Speicherplatzbedarf und der Rechenzeit ist. Sie kennen die Anforderungen der jeweiligen Verfahren zur Erzielung konvergenter Resultate und lernen erzielte Resultate mit einer Vielzahl von Möglichkeiten zu validieren. Dabei können sie unterscheiden zwischen Methoden, die im Zeitbereich, im Frequenzbereich oder in der Elektrostatik einzusetzen sind. Weiterhin kennen die Studierenden die  Vorteile, Möglichkeiten  und Einschränkungen oberflächenbasierter und volumenbasierter Verfahren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In  Übungen können die Studierenden in kleinen Gruppen das Rechenprogramm CONCEPT-II anwenden, das auf einem der bekanntesten numerische Verfahren, der sogenannten Momentenmethode,  basiert und das sich in laufender Entwicklung am Institut für Theoretische Elektrotechnik befindet.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage Ihren Wissenstand über die praktisch angewendeten numerischen Verfahren allgemein in der Elektrotechnik einzusetzen bzw. mit anderen Lehrveranstaltungen zu verknüpfen. Auf Grundlage der Einführung in der Vorlesung sind sie in der Lage, sich weitergehende vertiefende Informationen aus der angegebenen Literatur zu beschaffen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0802: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Lehrveranstaltung L0803: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Modul M0644: Optoelectronics II - Quantum Optics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optoelektronik II: Quantenoptik (L0360) Vorlesung 2 3
Optoelektronik II: Quantenoptik (Übung) (L0362) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Eich
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic principles of electrodynamics, optics and quantum mechanics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the fundamental mathematical and physical relations of quantum optical phenomena such as absorption, stimulated and spontanous emission. They can describe material properties as well as technical solutions. They can give an overview on quantum optical components in technical applications.

Fertigkeiten

Students can generate models and derive mathematical descriptions in relation to quantum optical phenomena and processes. They can derive approximative solutions and judge factors influential on the components' performance.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can jointly solve subject related problems in groups. They can present their results effectively within the framework of the problem solving course.


Selbstständigkeit

Students are capable to extract relevant information from the provided references and to relate this information to the content of the lecture. They can reflect their acquired level of expertise with the help of lecture accompanying measures such as exam typical exam questions. Students are able to connect their knowledge with that acquired from other lectures.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 40 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0360: Optoelectronics II: Quantum Optics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Generation of light
  • Photons
  • Thermal and nonthermal light
  • Laser amplifier
  • Noise
  • Optical resonators
  • Spectral properties of laser light
  • CW-lasers (gas, solid state, semiconductor)
  • Pulsed lasers
Literatur

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley 2007
Demtröder, W., Laser Spectroscopy: Basic Concepts and Instrumentation, Springer, 2002
Kasap, S.O., Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice Hall, 2001
Yariv, A., Quantum Electronics, Wiley, 1988
Wilson, J., Hawkes, J., Optoelectronics: An Introduction, Prentice Hall, 1997, ISBN: 013103961X
Siegman, A.E., Lasers, University Science Books, 1986

Lehrveranstaltung L0362: Optoelectronics II: Quantum Optics (Problem Solving Course)
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics
Literatur

see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics

Modul M0666: Seminar on Electromagnetic Compatibility and Electrical Power Systems

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar zu Elektromagnetischer Verträglichkeit und Elektrischer Energiesystemtechnik (L0409) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals of electrical engineering


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students know current research topics in the fields of electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and electrical power systems. They are able to use professional language in discussions. They are able to explain research topics.


Fertigkeiten

Students are able to gain knowledge about a new field by themselves. In order to do that they make use of their existing knowledge and try to connect it with the topics of the new field. They close their knowledge gaps by discussing with research assistants and by their own literature and internet search. They are capable of summarizing and presenting scientific publications.  


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In cooperation with research assistants students are able to familiarize themselves with and discuss with others current research topics. They are capable of drafting, presenting, and explaining summaries of these topics in English in front of a professional audience.


Selbstständigkeit

Students are capable of gathering information from subject related, professional publications and relate that information to the context of the seminar. They are able to find on their own new sources in the Internet. They are able to make a connection with the subject of their chosen specialization.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 20-30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0409: Seminar on Electromagnetic Compatibility and Electrical Power Systems
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Schuster, Prof. Frank Gronwald, Prof. Christian Becker
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Current research topics in the fields electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and electrical power systems




Literatur

Aktuelle Literatur zu Forschungsthemen aus der elektromagnetischen Verträglichkeit, der theoretischen Elektrotechnik und der elektrischen Energiesystemtechnik / Current literature with regard to research topics in the fields of electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and and electrical power systems







Modul M0795: Forschungsprojekt in HF-Technik, Optik und Elektromagnetischer Verträglichkeit

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Master-Studium Elektrotechnik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage, mit Mitarbeitern der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.


Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht

Modul M1243: Seminar on Microwave Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar für Hochfrequenztechnik (L1689) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals of communication engineering, semiconductor devices and circuits. Basics of Wave propagation from transmission line theory and theoretical electrical engineering.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the most important facts and relationships of a specific topic from the field of high-frequency technology.

Fertigkeiten

Students are able to compile a specified topic from the field of high-frequency technology and to give a clear, structured and comprehensible presentation of the subject.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to adapt their presentation with respect to content, detailedness, and presentation style to the composition and previous knowledge of the audience. They can answer questions from the audience in a curt and precise manner. 

Selbstständigkeit

Students are able to autonomously carry out a literature research concerning a given topic. They can independently evaluate the material. They can self-reliantly decide which parts of the material should be included in the presentation.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1689: Seminar on Microwave Engineering
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Seminar talk on a given subject


Literatur

Themenabhängig / subject related


Modul M0781: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0770) Vorlesung 3 4
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0771) Gruppenübung 1 1
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0774) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Signalintegrität und der Güte der Spannungsversorgung (Powerintegrität) elektronischer Systeme erklären und in den Kontext des störungsfreien Aufbaus bzw. der elektromagnetischen Verträglichkeit solcher Systeme setzen. Sie können das prinzipielle Verhalten von Signalen und Spannungsversorgung vor dem Hintergrund der typischen Aufbau- und Verbindungstechnik erläutern.  Sie können Lösungsstrategien für Probleme der Signal- und Powerintegrität vorschlagen und beschreiben. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Charakterisierung der Signal- und Powerintegrität in der elektrotechnischen Praxis geben.


Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Modellbildung zur Beschreibung des elektromagnetischen Verhaltens typischer Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme anwenden. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf die Signal- und Powerintegrität vorhersagen, können diese klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Lösungsstrategien aus diesen Vorhersagen ableiten und für die Anwendung in der elektrotechnischen Praxis dimensionieren. Sie können verschiedene Lösungsstrategien gegeneinander abwägen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren (z.B. während der CAD-Übungen).


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik, Nachrichtentechnik und Halbleiterschaltungstechnik) verknüpfen. Sie können Probleme und Lösungen im Bereich der Signal- und Powerintegrität der Aufbau- und Verbindungstechnik auf Englisch kommunizieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30-60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0770: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Die Rolle von Packages und Interconnects in elektronischen Systemen

- Komponenten der Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme

- Hauptziele und Konzepte der Signal- und Powerintegrität elektronischer Systeme

- Wiederholung relevanter Konzepte der elektromagnetischen Feldtheorie

- Eigenschaften digitaler Signale und Systeme

- Entwurf und Charakterisierung der Signalintegrität

- Entwurf und Charakterisierung der Spannungsversorgung

- Techniken und Geräte zur Messung in Zeit- und Frequenzbereich

- CAD-Werkzeuge für elektrische Analyse und Entwurf von Packages und Interconnects

- Bezug zur gesamten elektromagnetischen Verträglichkeit von elektronischen Systemen


Literatur

- J. Franz, "EMV: Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen", Springer (2012)

- R. Tummala, "Fundamentals of Microsystems Packaging", McGraw-Hill (2001)

- S. Ramo, J. Whinnery, T. Van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley (1994)

- S. Thierauf, "Understanding Signal Integrity", Artech House (2010)

- M. Swaminathan, A. Engin, "Power Integrity Modeling and Design for Semiconductors and Systems", Prentice-Hall (2007)


Lehrveranstaltung L0771: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0774: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Die Rolle von Packages und Interconnects in elektronischen Systemen

- Komponenten der Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme

- Hauptziele und Konzepte der Signal- und Powerintegrität elektronischer Systeme

- Wiederholung relevanter Konzepte der elektromagnetischen Feldtheorie

- Eigenschaften digitaler Signale und Systeme

- Entwurf und Charakterisierung der Signalintegrität

- Entwurf und Charakterisierung der Spannungsversorgung

- Techniken und Geräte zur Messung in Zeit- und Frequenzbereich

- CAD-Werkzeuge für elektrische Analyse und Entwurf von Packages und Interconnects

- Bezug zur gesamten elektromagnetischen Verträglichkeit von elektronischen Systemen


Literatur

- J. Franz, "EMV: Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen", Springer (2012)

- R. Tummala, "Fundamentals of Microsystems Packaging", McGraw-Hill (2001)

- S. Ramo, J. Whinnery, T. Van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley (1994)

- S. Thierauf, "Understanding Signal Integrity", Artech House (2010)

- M. Swaminathan, A. Engin, "Power Integrity Modeling and Design for Semiconductors and Systems", Prentice-Hall (2007)


Modul M0788: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen II

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen II (L0788) Vorlesung 1 1
Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen II (L0789) Hörsaalübung 1 1
Praktikum Mikrowellenschaltungsentwurf (L0790) Laborpraktikum 4 4
Modulverantwortlicher Prof. Arne Jacob
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Halbleitertechnik, Hochfrequenztechnik, Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen I


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die Funktionsweise des Frequenzvervielfachers detailliert erläutern. Sie können Theorien und Konzepte und sinnvolle Annahmen zur Beschreibung und Synthese darstellen. Sie sind in der Lage, vertiefte Kenntnisse der Physik ausgewählter Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente auf den Frequenzvervielfacher anzuwenden. Sie können verschiedene Bauelemente hinsichtlich unterschiedlicher Parameter (wie z.B. Frequenzbereich, Leistung und Effizienz) gegenüberstellen. Sie sind fähig, Hochfrequenzmessmethoden zu beschreiben.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage einzuschätzen, welche prinzipiellen Effekte in einer aktiven Schaltung der Hochfrequenztechnik auftauchen können, und können diese analysieren und bewerten. Sie können lineare und nichtlineare Mikrowellenschaltungen mit modernen Software-Werkzeugen unter Berücksichtigung von Fertigungsmöglichkeiten und Anwendungsanforderungen entwickeln und praktisch aufbauen. Sie sind in der Lage, die zur Analyse geeignete Messtechnik auszuwählen und anzuwenden.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise vor Fachpersonen präsentieren und vertreten (im Rahmen des Mikrowellenschaltungsentwurfs). Sie sind fähig, ihren Beitrag zu dem Gesamtprojekt (Satellitenempfänger) einzuschätzen und zu reflektieren. Sie sind zum Austausch zwischen Fachgruppen und mit einem Betreuer in der Lage, wobei sie mit Rückmeldungen zu ihren Leistungen konstruktiv umgehen.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie sind fähig, Theorien aus Vorlesungen eigenständig in die Praxis zu übertragen. Sie können ihre Fähigkeiten und die Ergebnisse ihrer Arbeit einschätzen und bewerten und die Notwendigkeit von Unterstützung erkennen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0788: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen II
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Frequenzvervielfacher: Harmonische Balance, Rauschen in nichtlinearen Schaltungen; Speicherdiode, FET; Schaltungssynthese, Großsignal-, Rausch- und Stabilitätsanalyse

- Rauscharmer Verstärker im Schaltungsentwurf: Stabilität und Stabilitätskreise, Gewinn und Gewinnkreise, Rauschen, Rauschzahl und Rauschzahlkreise

- Mischer, Oszillator: Messtechnik (Netzwerkanalysator, Spektrumanalysator, Frequenzgenerator)


Literatur

- E. Voges, „Hochfrequenztechnik“, Hüthig (2004)

- H.-G. Unger, W. Harth, „Hochfrequenz-Halbleiterelektronik“, S. Hirzel Verlag (1972)


- S.M. Sze, "Physics of Semiconductor Devices", John Wiley & Sons (1981)

- A. Jacob, "Lecture Notes Microwave Semiconductor Devices and Circuits Part II"


Lehrveranstaltung L0789: Hochfrequenzbauelemente und -schaltungen II
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0790: Praktikum Mikrowellenschaltungsentwurf
Typ Laborpraktikum
SWS 4
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 64, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Arne Jacob
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Satellitenempfänger im X-Band (Rauscharmer Verstärker, Mischer, Oszillator): Entwurf, Aufbau und Charakterisierung der Empfängerkomponenten und des Systems


Literatur

- A. Jacob, "Microwave Circuit Design Laboratory Guide"


Fachmodule der Vertiefung Medizintechnik


Die Vertiefungsrichtung „Medizintechnik“ bietet Studierenden die Möglichkeit, einen interdisziplinären Schwerpunkt in Ihrem Studium zu wählen. Einerseits vertiefen eine Reihe technischer Module das grundlegende Verständnis moderner Medizintechnik, insbesondere mit Bezug zu elektrotechnischen Grundlagen. Andererseits geben Module zu medizinischen Themen einen Einblick in klinische Fragestellungen, Rahmenbedingungen und Terminologie. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, Methoden, Algorithmen und Systeme im Kontext klinischer Einsatzszenarien zu entwerfen, zu implementieren sowie systematisch zu evaluieren. Dabei können Sie bei der Bewertung unterschiedlicher Ansätze auf Kenntnisse des komplexen Systems „Patient“ zurückgreifen. Durch die so gewonnenen Kompetenzen an der Schnittstelle der Elektrotechnik zur Medizin sind die Studierenden auf die Übernahme von Aufgaben in Industrie und Forschung vorbereitet.

Modul M0548: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen (L0371) Vorlesung 3 5
Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen (L0373) Gruppenübung 2 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Physik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Bioelektromagnetik, d.h. der Beschreibung und Anwendung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie,  erklären. Sie können die wesentlichen physikalischen Abläufe erläutern und nach Wellenlänge bzw. Frequenz der Felder einordnen. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Charakterisierung elektromagnetischer Felder in der Praxis geben. Sie können therapeutische und diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizintechnik benennen.

Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Beschreibung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie anwenden. Dafür können Sie auf elementare Lösungen der Maxwellschen Gleichungen Bezug nehmen und diese sinnvoll einsetzen. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf biologische Materie vorhersagen, können diese nach Wellenlänge bzw. Frequenz klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Validierungsstrategien für ihre Vorhersagen entwickeln. Sie können Effekte elektromagnetischer Felder für therapeutische und diagnostische Anwendungen gegeneinander abwägen und auswählen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren (z.B. während Kleingruppenübungen).




Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, Informationen aus einschlägigen Fachpublikationen zu gewinnen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik, Grundlagen der Elektrotechnik oder Physik) zu verknüpfen. Sie können Probleme und Effekte im Bereich der Bioelektromagnetik auf Englisch kommunizieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30-60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0371: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 5
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 108, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Phänomene)

- Mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder (Maxwell-Gleichungen)

- Elektromagnetische Eigenschaften biologischer Materie

- Prinzipien der Energieabsorption in biologischer Materie, Dosimetrie

- Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (v.a. FDTD)

- Messtechnische Methoden zur Bestimmung elektromagnetischer Felder

- Verhalten elektromagnetischer Felder niedriger Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder mittlerer Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder hoher Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder sehr hoher Frequenz in biologischer Materie

- Diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Therapeutische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Der menschliche Körper als Generator elektromagnetischer Felder


Literatur

- C. Furse, D. Christensen, C. Durney, "Basic Introduction to Bioelectromagnetics", CRC (2009)

- A. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka, "RF/Microwave Interaction with Biological Tissues", Wiley (2006)

- S. Grimnes, O. Martinsen, "Bioelectricity and Bioimpedance Basics", Academic Press (2008)

- F. Barnes, B. Greenebaum, "Bioengineering and Biophysical Aspects of Electromagnetic Fields", CRC (2006)


Lehrveranstaltung L0373: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 2, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Phänomene)

- Mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder (Maxwell-Gleichungen)

- Elektromagnetische Eigenschaften biologischer Materie

- Prinzipien der Energieabsorption in biologischer Materie, Dosimetrie

- Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (v.a. FDTD)

- Messtechnische Methoden zur Bestimmung elektromagnetischer Felder

- Verhalten elektromagnetischer Felder niedriger Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder mittlerer Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder hoher Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder sehr hoher Frequenz in biologischer Materie

- Diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Therapeutische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Der menschliche Körper als Generator elektromagnetischer Felder


Literatur

- C. Furse, D. Christensen, C. Durney, "Basic Introduction to Bioelectromagnetics", CRC (2009)

- A. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka, "RF/Microwave Interaction with Biological Tissues", Wiley (2006)

- S. Grimnes, O. Martinsen, "Bioelectricity and Bioimpedance Basics", Academic Press (2008)

- F. Barnes, B. Greenebaum, "Bioengineering and Biophysical Aspects of Electromagnetic Fields", CRC (2006)


Modul M0630: Robotics and Navigation in Medicine

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Robotik und Navigation in der Medizin (L0335) Vorlesung 2 3
Robotik und Navigation in der Medizin (L0338) Projektseminar 2 2
Robotik und Navigation in der Medizin (L0336) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen

None

Empfohlene Vorkenntnisse
  • principles of math (algebra, analysis/calculus)
  • principles of programming, e.g., in Java or C++
  • solid R or Matlab skills
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students can explain kinematics and tracking systems in clinical contexts and illustrate systems and their components in details. Systems can be evaluated with respect to collision detection and  safety and regulations. Students can assess typical systems regarding design and  limitations.

Fertigkeiten

The students are able to design and evaluate navigation systems and robotic systems for medical applications.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students discuss the results of other groups, provide helpful feedback and can incoorporate feedback into their work.

Selbstständigkeit

The students can reflect their knowledge and document the results of their work. They can present the results in an appropriate manner.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktentwicklung: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktion: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Werkstoffe: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Bio- und Medizintechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0335: Robotics and Navigation in Medicine
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

- kinematics
- calibration
- tracking systems
- navigation and image guidance
- motion compensation
The seminar extends and complements the contents of the lecture with respect to recent research results.


Literatur

Spong et al.: Robot Modeling and Control, 2005
Troccaz: Medical Robotics, 2012
Further literature will be given in the lecture.

Lehrveranstaltung L0338: Robotics and Navigation in Medicine
Typ Projektseminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0336: Robotics and Navigation in Medicine
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0635: Medizintechnik Projekt

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Medizintechnik Projekt (L1096) Problemorientierte Lehrveranstaltung 6 6
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen

Voraussetzung sind gute Programmierkenntnisse.

Empfohlene Vorkenntnisse

gute Programmierkenntnisse in Java / C++
Kenntnisse in R/Matlab
Kenntnisse in Bildverarbeitung
Grundlagen Mathematik (Algebra, Analysis)
Grundlagen Stochastik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die Komplexität medizintechnischer Systeme erklären und die Eignung der betrachteten Methoden begründen.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage medizintechnische Problemstellungen zu analysieren und selbstständig Lösungen zu erarbeiten.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in Gruppen Projektziele konzipieren und den Projektablauf organisieren. Sie können Ihre Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden verantworten selbstständig eine Teilaufgabe innerhalb der Projektgruppe und können die Bearbeitung ihrer Aufgaben mit anderen Gruppenmitgliedern koordinieren. Sie liefern termingerecht Ihre Arbeiten ab. Sie können sich selbstständig zusätzliches Wissen durch Literaturrecherche erschließen. 

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang ca. 8 Seiten, Bearbeitungszeit: semesterbegleitend
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1096: Medizintechnik Projekt
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 6
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Das Projektthema wird gemeinsam im Rahmen der Veranstaltung ausgewählt.

Literatur

Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben.

Modul M0811: Bildgebende Systeme in der Medizin

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bildgebende Systeme in der Medizin (L0819) Vorlesung 4 6
Modulverantwortlicher Dr. Michael Grass
Zulassungsvoraussetzungen keine
Empfohlene Vorkenntnisse keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • den Systemaufbau sowie die Systemkomponenten der wesentlichen klinischen bildgebenden Systeme beschreiben;
  • die Funktionsweise der Systemkomponenten und des Gesamtsystems der bildgebenden Systeme erklären;
  • die physikalischen Prozesse, die eine Bildgebung ermöglichen, erklären sowie die grundlegenden physikalischen Gleichungen anwenden;  
  • die physikalischen Effekte, die für die Erzeugung von Bildkontrasten notwendig sind, benennen und beschreiben; 
  • erklären, wie man räumliche und zeitliche Auflösung beeinflussen kann und wie man die erzeugten Bilder charakterisiert;
  • erklären, welche Bildrekonstruktionsverfahren für die Erzeugung von Bildern verwendet werden;
  • die wesentlichen klinischen Anwendungen der verschiedenen Systeme darstellen und begründen.


Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage:

  • die physikalischen Prozesse der Bildgebung zu erklären und die benötigten mathematischen bzw. physikalischen Grundgleichungen den Systemen zuzuordnen.
  • durch Anwendung der mathematischen bzw. physikalischen Grundgleichungen Kenngrößen bildgebender Systeme zu berechnen;
  • den Einfluss von verschiedenen Systemkomponenten auf die räumliche und zeitliche Auflösung bildgebender Systeme zu bestimmen;
  • die Bedeutung verschiedener bildgebender Systeme für einige klinische Applikationen zu erläutern;
  • ein geeignetes bildgebendes System für eine Applikation auszuwählen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

keine

Selbstständigkeit

Studierende können:

  • verstehen, welche physikalischen Effekte in der medizinischen Bildgebung verwendet werden;
  • selbstständig entscheiden, für welche klinische Fragestellung ein Messsystem eingesetzt werden kann.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktentwicklung: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktion: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Werkstoffe: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Bio- und Medizintechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0819: Bildgebende Systeme in der Medizin
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Dozenten Dr. Michael Grass, Dr. Tim Nielsen, Dr. Sven Prevrhal, Frank Michael Weber
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Im Rahmen der Vorlesung werden die physikalischen Grundlagen, die Grundlagen der Bildgebung und die Hauptapplikationsgebiete der Magnetresonanz Tomographie (MR), der Bildgebung mittels Röntgenstrahlung (X-ray und CT), der nuklearen Bildgebung (SPECT und PET) und des Ultraschalls (US) vermittelt. Am Ende der Vorlesung sollte jeder Student ein Basisverständniss der verschiedenen Modalitäten, ihrer Hauptanwendungsgebiete in der Medizin und ihre Stärken und Schwächen erworben haben.

Die Vorlesung teilt sich in eine Einführung und fünf Blöcke auf:

In jedem Block werden die physikalischen Grundlagen der Modalität erklärt. Darauf aufbauend werden die Prinzipien der Signalerzeugung und ihrer Detektion diskutiert. Im folgenden, werden die resultierenden Bildkontraste veranschaulicht und die Basis der zweidimensionalen und dreidimensionalen Bildgebung vermittelt. Abschließend werden die prinzipiellen Limitierungen jeder Modalität und erwartete zukünftige Entwicklungen vorgestellt.

0: Einführungsvorlesung
1: medizinische Bildgebung mittels Ultraschalls
2: Projektionsröntgenbildgebung
3: Röntgen-Computertomographie
4: Magentresonanztomographie
5: Bildgebung mittels nuklearer Verfahren

  • Ultraschall: Physikalische Grundlagen, Aufbau und technische Realisierung eines Ultraschallsystems, Bildgebungsverfahren, Flußmessverfahren, medizinische Anwendungen.
  • Röntgen: Physikalische Grundlagen der Röntgenbildgebung, Aufbau von Röntgenröhren, Detektion von Röntgenstrahlung, Techniken der Bildaufnahme, Bildkontrast, Projektionsröntgen, Dosisquantifizierung.
  • Computer Tomographie (CT): Aufbau eines Computer-Tomographen, Datenakquisition, Bildrekonstruktion und Bildkontrast, ausgewählte medizinische Anwendungen.
  • Magnetresonanz Tomographie (MRT): Physikalische Grundlagen, Aufbau eines MR-Tomographen, Grundlagen der MR-Bildgebung, Relaxation und Bildkontrast, ausgewählte medizinische Anwendungen.
  • Nuklearmedizin: Kernphysikalische Grundlagen, Herstellung von Radionukleiden, Nuklearmedinische Meßtechnik, Szintigraphie, Single Photon Emission Computer Tomographie (SPECT), Positronen Emissions Tomographie (PET), medizinische Anwendungen.

Literatur

Primary book:

1. P. Suetens, "Fundamentals of Medical Imaging", Cambridge Press

Secondary books:

- A. Webb, "Introduction to Biomedical Imaging", IEEE Press 2003.

- W.R. Hendee and E.R. Ritenour, "Medical Imaging Physics", Wiley-Liss, New York, 2002.

- H. Morneburg (Edt), "Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik", Erlangen: Siemens Publicis MCD Verlag, 1995.

- O. Dössel, "Bildgebende Verfahren in der Medizin", Springer Verlag Berlin, 2000.

Modul M0845: Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik (L0664) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Olaf Simanski
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Regelungstechnik, Grundlagen der Physiologie

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Vorlesung versucht das spannende Gebiet der Medizintechnik ingenieurtechnisch aufzuarbeiten und dem Ingenieur Grundlagenkenntnisse der Physiologie sowie das Verständnisses für die Komplexität des menschlichen Körpers zu vermitteln.

Es soll eine Einführung in körpereigene Regulationsalgorithmen gegeben und das Potential insbesondere der Automatisierungs- und Regelungstechnik für die Medizintechnik angedeutet werden.

Fertigkeiten

Anwendung der Modellbildung, Identifikation, Regelungstechnik auf dem Gebiet der Medizintechnik.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren (z.B. während der Projektwoche).

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (klausurnahe Aufgaben) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Regelungstechnik, Physiologie) verknüpfen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0664: Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Ulf Pilz, Prof. Olaf Simanski
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Immer aus dem Blickwinkel des Ingenieurs betrachtet, gliedert sich die Vorlesung wie folgt

• Einleitung in die Thematik an ausgewählten Beispielen

• Physiologie - Einführung und Überblick

• Wiederherstellung von Herz-Kreislauf-Funktionen

• Wiederherstellung von Respiratorische Funktionen

• Regelungen in der Anästhesie

• Wiederherstellung von Nierenfunktionen

• Wiederherstellung von Leberfunktionen

• Wiederherstellung von Hörfunktionen

• Wiederherstellung von motorischer Funktionen

• Navigationssysteme und Robotik in der Medizin

Es werden Techniken der Modellierung, Simulation und Reglerentwicklung besprochen. Bei den Modellen werden einfache „Ersatzschaltbilder“ für physiologische Abläufe ebenso behandelt, wie die Modellierung mit Hilfe Neuronaler Netze. Bei den Reglern diskutiert die Vorlesung den Einsatz von PID-Reglern ebenso wie die Entwicklung eines Fuzzy-Reglers oder eines Modelprädiktiven Reglers. MATLAB und SIMULINK sind die eingesetzten Entwicklungswerkzeuge.

Literatur

Silbernagel/Depopoulos: Taschenatlas der Physiologie, Thieme Verlag Stuttgart

Werner: Kooperative und autonome Systeme der Medizintechnik, Oldenburg Verlag

M.C.K.Khoo:“Physiological Control System“, IEEE Press, 2000

Modul M1277: MED I: Einführung in die Anatomie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Einführung in die Anatomie (L0384) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Udo Schumacher
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können grundlegende Struktur und Funktion der inneren Organe und des Bewegungsapparates beschreiben. Sie können die Grundlagen der Makroskopie und der Mikroskopie dieser Systeme darstellen.

Fertigkeiten

Die Studierenden können die Bedeutung anatomischer Gegebenheiten für ein Krankheitsgeschehen erkennen; sowie die Bedeutung von Struktur und Funktion bei Volkskrankheiten erläutern.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Der Student kann aktuelle Diskussionen in Forschung und Medizin auf fachlicher Ebene verfolgen.

Selbstständigkeit

Der Student kann am Ende seiner Ausbildung jüngere Studenten seines Fachgebiets an den klinischen Alltag heranführen.

Der Student kann in diesem Bereich kompetent eine fachliche Konversation führen und sich das dafür benötigte Wissen selbstständig erarbeiten.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
General Engineering Science: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Maschinenbau: Vertiefung Biomechanik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung III. Ingenieurwissenschaften: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0384: Einführung in die Anatomie
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Tobias Lange
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Allgemeine Anatomie

  1.     Woche: Die eukaryote Zelle
  2.     Woche: Die Gewebe
  3.     Woche: Zellteilung, Grundzüge der Entwicklung
  4.     Woche: Bewegungsapparat
  5.     Woche: Herz-Kreislaufsystem
  6.     Woche: Atmungssystem
  7.     Woche: Harnorgane, Geschlechtsorgane
  8.     Woche: Immunsystem
  9.     Woche: Verdauungsapparat I
  10. Woche: Verdauungsapparat II
  11. Woche: Endokrines System
  12. Woche: Nervensystem
  13. Woche: Abschlussprüfung



Literatur

Adolf Faller/Michael Schünke, Der Körper des Menschen, 16. Auflage, Thieme Verlag Stuttgart, 2012

Modul M1280: MED II: Einführung in die Physiology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Einführung in die Physiology (L0385) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Roger Zimmermann
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Keine. Das Modul deckt fachspezifische Lehrinhalte des Mediziningenieurwesens ab und erlaubt Studenten, die nicht Mediziningenieurwesen im Bachelor vertieft haben, den Master Mediziningenieurwesen zu belegen.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können

  • physiologischer Zusammenhänge in ausgewählten Kernfeldern von Muskel-, Herz/Kreislauf- sowie Neuro- & Sinnesphysiologie darstellen.
  • Grundzüge des Energiestoffwechsels beschreiben;
Fertigkeiten

Die Studierenden können

  • die Wirkprinzipien grundlegender Körperfunktionen (Sinnesleistungen, Informationsweitergabe und Verarbeitung, 
    Kraftentwicklung und Vitalfunktionen) darstellen und sie in Relation zu ähnlichen technischen Systemen setzen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können aktuelle Diskussionen in Forschung und Medizin auf fachlicher Ebene führen.

Die Studierenden können in Kleingruppen Probleme im Bereich physiologischer Fragestellungen analysieren und messtechnische Lösungen finden.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können Themengebiete der LVs eigenständig aus der Fachliteratur erarbeiten.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
General Engineering Science: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Maschinenbau: Vertiefung Biomechanik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Technomathematik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung III. Ingenieurwissenschaften: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0385: Einführung in die Physiology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Roger Zimmermann
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Beginnend bei den Mechanismen zur elektrischen oder biochemischen Übertragung von Information wird eingegangen auf die Funktion von Rezeptoren für die verschiedenen Sinneseindrücke sowie der spezifischen Weiterleitung und Verarbeitung dieser afferenten Reize. Efferente Signale steuern den Körper in einer sich dynamisch verändernden Umgebung: Dazu werden Informationen aus dem körpereigenen System der Selbstwahrnehmung mit aktuellen afferenten Reizen verbunden um über Gehirn und Rückenmark gezielt Kraft auf die betreffenden Muskeln zu dosieren. Der unmittelbar zur Erhaltung dieser Funktionen notwendige Stoffwechsel wird durch das System: Herz, Lunge und Blutgefäße bereitgestellt. Auch dieses System paßt sich an wechselnden Bedarf bzw. sich ändernde Lastverhältnisse anhand biochemisch und bioelektrisch gesteuerter Regelmechanismen an. Neben den physiologischen Grundlagen wird anhand von Beipielen auch das Versagen dieser Systeme im Falle von Erkrankungen mit einigen typischen Erscheinungsbildern dargestellt.

Literatur

Taschenatlas der Physiologie, Silbernagl Despopoulos, ISBN 978-3-135-67707-1, Thieme

Repetitorium Physiologie, Speckmann, ISBN 978-3-437-42321-5, Elsevier

Modul M1278: MED I: Einführung in die Radiologie und Strahlentherapie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Einführung in die Radiologie und Strahlentherapie (L0383) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Ulrich Carl
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Diagnose

Die Studierenden können die Geräte, die derzeitig in der Strahlentherapie verwendet werden bezüglich ihrer Einsatzgebiete unterscheiden.

Die Studierenden können in der Strahlentherapie komplexe Therapieabläufe auch fachübergreifend mit anderen Disziplinen erklären (z. B. Chirurgie/Innere Medizin).

Die Studierenden können den Durchlauf der Patienten vom Aufnahmetag bis zur Nachsorge skizzieren.

Diagnostik

Die Studierenden können die technische Basiskonzeption der Projektionsradiographie einschließlich Angiographie und Mammographie sowie der Schnittbildverfahren (CT, MRT, US) darstellen.

Der Student kann den diagnostischen sowie den therapeutisch interventionellen Einsatz der bildgebenden Verfahren erklären sowie das technische Prinzip der bildgebenden Verfahren erläutern.

Patientenbezogen kann der Student in Abhängigkeit von der klinischen Fragestellung das richtige Verfahren auswählen.

Gerätebezogenene technische Fehler sowie bildgebenden Resultate kann der Student erklären.

Basierend auf den bildgebenden Befunden bzw. dem Fehlerprotokoll kann der Student die richtigen Schlussfolgerungen ziehen.

Fertigkeiten

Therapie

Der Student kann kurative und palliative Situationen abgrenzen und außerdem begründen, warum er sich für diese Einschätzung der Situation entschieden hat.

Der Student kann Therapiekonzepte entwickeln, die der Situation angemessen sind und dabei strahlenbiologische Aspekte sauber zuordnen.

Der Student kann das therapeutische Prinzip anwenden (Wirkung vs. Nebenwirkung)

Der Student kann die Strahlenarten für die verschiedenen Situationen (Tumorsitz) unterscheiden, auswählen und dann die entsprechende Energie wählen, die in der Situation angezeigt ist (Bestrahlungsplan).

Der Student kann einschätzen, wie ein psychosoziales Hilfsangebot individuell aussehen sollte [ z. B. Anschlussheilbehandlung (AHB), Sport, Sozialhilfegruppen, Selbsthilfegruppen, Sozialdienst, Psychoonkologie]

Diagnostik

Nach entsprechender Fehleranalyse kann der Student Lösungsvorschläge zur Reparatur von bildgebenden Einheiten unterbreiten. Aufgrund seiner Kenntnisse der Anatomie, Pathologie und Pathophysiologie kann er bildgebende Befunde in die zugehörigen Krankheitsgruppen einordnen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Der Student kann die besondere soziale Situation vom Tumorpatienten erfassen und ihnen professionell begegnen.

Der Student ist sich dem speziellen häufig angstdominierten Verhalten von kranken Menschen im Rahmen von diagnostischen und therapeutischen Eingriffen bewusst und kann darauf angemessen reagieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können erlerntes Wissen und Fertigkeiten auf einen konkreten Therapiefall anwenden.

Der Student kann am Ende seiner Ausbildung jüngere Studenten seines Fachgebiets an den klinischen Alltag heranführen.

Der Student kann in diesem Bereich kompetent eine fachliche Konversation führen und sich das dafür benötigte Wissen selbstständig erarbeiten.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten - 20 offene Fragen
Zuordnung zu folgenden Curricula Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
General Engineering Science: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Maschinenbau: Vertiefung Biomechanik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung III. Ingenieurwissenschaften: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0383: Einführung in die Radiologie und Strahlentherapie
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Ulrich Carl, Prof. Thomas Vestring
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Den Studenten sollen die technischen Möglichkeiten im Bereich der bildgebenden Diagnostik, interventionelle Radiologie und Strahlentherapie/Radioonkologie nahe gebracht werden. Es wird davon ausgegangen, dass der Student zu Beginn der Veranstaltung bestenfalls das Wort "Röntgenstrahlen" gehört hat. Es wird zwischen zwei Armen: - die diagnostische (Prof. Dr. med. Thomas Vestring) und die therapeutische (Prof. Dr. med. Ulrich M. Carl) Anwendung von Röntgenstrahlen differenziert.

Beide Arme sind auf spezielle Großgeräte angewiesen, die einen vorgegebenen Ablauf in den jeweiligen Abteilungen bedingen.

  

Literatur
  • "Technik der medizinischen Radiologie"  von T. + J. Laubenberg –

    7. Auflage – Deutscher Ärzteverlag –  erschienen 1999

  • "Klinische Strahlenbiologie" von Th. Herrmann, M. Baumann und W. Dörr –

    4. Auflage - Verlag Urban & Fischer –  erschienen 02.03.2006

    ISBN: 978-3-437-23960-1

  • "Strahlentherapie und Onkologie für MTA-R" von R. Sauer –

             5. Auflage 2003 - Verlag Urban & Schwarzenberg – erschienen 08.12.2009

             ISBN: 978-3-437-47501-6

  • "Taschenatlas der Physiologie" von S. Silbernagel und A. Despopoulus‑                

    8. Auflage – Georg Thieme Verlag - erschienen 19.09.2012

    ISBN: 978-3-13-567708-8

  • "Der Körper des Menschen " von A. Faller  u. M. Schünke -

    16. Auflage 2004 – Georg Thieme Verlag –  erschienen 18.07.2012

    ISBN: 978-3-13-329716-5

  • „Praxismanual Strahlentherapie“ von Stöver / Feyer –

    1. Auflage - Springer-Verlag GmbH –  erschienen 02.06.2000



Modul M1325: Seminar Medical Technology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar Medizintechnische Systeme (L1830) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Engineering / Mathematics
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Review of a recent scientific publication
Fertigkeiten

Reviewing of a scientific publications

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz presentation skills
Selbstständigkeit Consider the publication in the context of the student's knowledge
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 20-30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1830: Seminar Medical Technology
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt We are considering recent scientific publications in the field of medical technology. Students will review a paper and discuss it's merits in the context of the state of the art. The key methods and results will be presented in a talk. Students will critically acclaim the authors contribution.
Literatur TBD

Modul M0550: Digital Image Analysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Bildanalyse (L0126) Vorlesung 4 6
Modulverantwortlicher Prof. Rolf-Rainer Grigat
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

System theory of one-dimensional signals (convolution and correlation, sampling theory, interpolation and decimation, Fourier transform, linear time-invariant systems), linear algebra (Eigenvalue decomposition, SVD), basic stochastics and statistics (expectation values, influence of sample size, correlation and covariance, normal distribution and its parameters), basics of Matlab, basics in optics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can

  • Describe imaging processes
  • Depict the physics of sensorics
  • Explain linear and non-linear filtering of signals
  • Establish interdisciplinary connections in the subject area and arrange them in their context
  • Interpret effects of the most important classes of imaging sensors and displays using mathematical methods and physical models.


Fertigkeiten

Students are able to

  • Use highly sophisticated methods and procedures of the subject area
  • Identify problems and develop and implement creative solutions.

Students can solve simple arithmetical problems relating to the specification and design of image processing and image analysis systems.

Students are able to assess different solution approaches in multidimensional decision-making areas.

Students can undertake a prototypical analysis of processes in Matlab.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz k.A.


Selbstständigkeit

Students can solve image analysis tasks independently using the relevant literature.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 Minuten, Umfang Vorlesung und Materialien im StudIP
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Software und Signalverarbeitung : Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Informationstechnologie: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0126: Digital Image Analysis
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Rolf-Rainer Grigat
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Image representation, definition of images and volume data sets, illumination, radiometry, multispectral imaging, reflectivities, shape from shading
  • Perception of luminance and color, color spaces and transforms, color matching functions, human visual system, color appearance models
  • imaging sensors (CMOS, CCD, HDR, X-ray, IR), sensor characterization(EMVA1288), lenses and optics
  • spatio-temporal sampling (interpolation, decimation, aliasing, leakage, moiré, flicker, apertures)
  • features (filters, edge detection, morphology, invariance, statistical features, texture)
  • optical flow ( variational methods, quadratic optimization, Euler-Lagrange equations)
  • segmentation (distance, region growing, cluster analysis, active contours, level sets, energy minimization and graph cuts)
  • registration (distance and similarity, variational calculus, iterative closest points)
Literatur

Bredies/Lorenz, Mathematische Bildverarbeitung, Vieweg, 2011
Wedel/Cremers, Stereo Scene Flow for 3D Motion Analysis, Springer 2011
Handels, Medizinische Bildverarbeitung, Vieweg, 2000
Pratt, Digital Image Processing, Wiley, 2001
Jain, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice Hall, 1989

Modul M0623: Intelligent Systems in Medicine

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Intelligente Systeme in der Medizin (L0331) Vorlesung 2 3
Intelligente Systeme in der Medizin (L0334) Projektseminar 2 2
Intelligente Systeme in der Medizin (L0333) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • principles of math (algebra, analysis/calculus)
  • principles of stochastics
  • principles of programming, Java/C++ and R/Matlab
  • advanced programming skills
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are able to analyze and solve clinical treatment planning and decision support problems using methods for search, optimization, and planning. They are able to explain methods for classification and their respective advantages and disadvantages in clinical contexts. The students can compare  different methods for representing medical knowledge. They can evaluate methods in the context of clinical data  and explain challenges due to the clinical nature of the data and its acquisition and due to privacy and safety requirements.

Fertigkeiten

The students can give reasons for selecting and adapting methods for classification, regression, and prediction. They can assess the methods based on actual patient data and evaluate the implemented methods.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students discuss the results of other groups, provide helpful feedback and can incoorporate feedback into their work.

Selbstständigkeit

The students can reflect their knowledge and document the results of their work. They can present the results in an appropriate manner.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Bio- und Medizintechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0331: Intelligent Systems in Medicine
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- methods for search, optimization,  planning,  classification, regression and prediction in a clinical context
- representation of medical knowledge
- understanding challenges due to clinical and patient related data and data acquisition
The students will work in groups to apply the methods introduced during the lecture using problem based learning.


Literatur

Russel & Norvig: Artificial Intelligence: a Modern Approach, 2012
Berner: Clinical Decision Support Systems: Theory and Practice, 2007
Greenes: Clinical Decision Support: The Road Ahead, 2007
Further literature will be given in the lecture


Lehrveranstaltung L0334: Intelligent Systems in Medicine
Typ Projektseminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0333: Intelligent Systems in Medicine
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0768: Microsystems Technology in Theory and Practice

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrosystemtechnologie (L0724) Vorlesung 2 4
Mikrosystemtechnologie (L0725) Problemorientierte Lehrveranstaltung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Hoc Khiem Trieu
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in physics, chemistry, mechanics and semiconductor technology

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able

     to present and to explain current fabrication techniques for microstructures and especially methods for the fabrication of microsensors and microactuators, as well as the integration thereof in more complex systems

     to explain in details operation principles of microsensors and microactuators and

     to discuss the potential and limitation of microsystems in application.


Fertigkeiten

Students are capable

     to analyze the feasibility of microsystems,

     to develop process flows for the fabrication of microstructures and

     to apply them.




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz


Students are able to prepare and perform their lab experiments in team work as well as to present and discuss the results in front of audience.


Selbstständigkeit

None

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0724: Microsystems Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 92, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction (historical view, scientific and economic relevance, scaling laws)
  • Semiconductor Technology Basics, Lithography (wafer fabrication, photolithography, improving resolution, next-generation lithography, nano-imprinting, molecular imprinting)
  • Deposition Techniques (thermal oxidation, epitaxy, electroplating, PVD techniques: evaporation and sputtering; CVD techniques: APCVD, LPCVD, PECVD and LECVD; screen printing)
  • Etching and Bulk Micromachining (definitions, wet chemical etching, isotropic etch with HNA, electrochemical etching, anisotropic etching with KOH/TMAH: theory, corner undercutting, measures for compensation and etch-stop techniques; plasma processes, dry etching: back sputtering, plasma etching, RIE, Bosch process, cryo process, XeF2 etching)
  • Surface Micromachining and alternative Techniques (sacrificial etching, film stress, stiction: theory and counter measures; Origami microstructures, Epi-Poly, porous silicon, SOI, SCREAM process, LIGA, SU8, rapid prototyping)
  • Thermal and Radiation Sensors (temperature measurement, self-generating sensors: Seebeck effect and thermopile; modulating sensors: thermo resistor, Pt-100, spreading resistance sensor, pn junction, NTC and PTC; thermal anemometer, mass flow sensor, photometry, radiometry, IR sensor: thermopile and bolometer)
  • Mechanical Sensors (strain based and stress based principle, capacitive readout, piezoresistivity,  pressure sensor: piezoresistive, capacitive and fabrication process; accelerometer: piezoresistive, piezoelectric and capacitive; angular rate sensor: operating principle and fabrication process)
  • Magnetic Sensors (galvanomagnetic sensors: spinning current Hall sensor and magneto-transistor; magnetoresistive sensors: magneto resistance, AMR and GMR, fluxgate magnetometer)
  • Chemical and Bio Sensors (thermal gas sensors: pellistor and thermal conductivity sensor; metal oxide semiconductor gas sensor, organic semiconductor gas sensor, Lambda probe, MOSFET gas sensor, pH-FET, SAW sensor, principle of biosensor, Clark electrode, enzyme electrode, DNA chip)
  • Micro Actuators, Microfluidics and TAS (drives: thermal, electrostatic, piezo electric and electromagnetic; light modulators, DMD, adaptive optics, microscanner, microvalves: passive and active, micropumps, valveless micropump, electrokinetic micropumps, micromixer, filter, inkjet printhead, microdispenser, microfluidic switching elements, microreactor, lab-on-a-chip, microanalytics)
  • MEMS in medical Engineering (wireless energy and data transmission, smart pill, implantable drug delivery system, stimulators: microelectrodes, cochlear and retinal implant; implantable pressure sensors, intelligent osteosynthesis, implant for spinal cord regeneration)
  • Design, Simulation, Test (development and design flows, bottom-up approach, top-down approach, testability, modelling: multiphysics, FEM and equivalent circuit simulation; reliability test, physics-of-failure, Arrhenius equation, bath-tub relationship)
  • System Integration (monolithic and hybrid integration, assembly and packaging, dicing, electrical contact: wire bonding, TAB and flip chip bonding; packages, chip-on-board, wafer-level-package, 3D integration, wafer bonding: anodic bonding and silicon fusion bonding; micro electroplating, 3D-MID)


Literatur

M. Madou: Fundamentals of Microfabrication, CRC Press, 2002

N. Schwesinger: Lehrbuch Mikrosystemtechnik, Oldenbourg Verlag, 2009

T. M. Adams, R. A. Layton:Introductory MEMS, Springer, 2010

G. Gerlach; W. Dötzel: Introduction to microsystem technology, Wiley, 2008

Lehrveranstaltung L0725: Microsystems Technology
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0792: Forschungsprojekt in Medizintechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Master-Studium Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage, mit Mitarbeitern der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.


Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht

Modul M0921: Electronic Circuits for Medical Applications

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Medizinelektronik (L0696) Vorlesung 2 3
Medizinelektronik (L1056) Gruppenübung 1 2
Medizinelektronik (L1408) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher NN
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Fundamentals of electrical engineering
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the basic functionality of the information transfer by the central nervous system
  • Students are able to explain the build-up of an action potential and its propagation along an axon
  • Students can exemplify the communication between neurons and electronic devices
  • Students can describe the special features of low-noise amplifiers for medical applications
  • Students can explain the functions of prostheses, e. g. an artificial hand
  • Students are able to discuss the potential and limitations of cochlea implants and artificial eyes


Fertigkeiten
  • Students can  calculate the  time dependent voltage behavior of an action potential
  • Students can give scenarios for further improvement of low-noise and low-power signal acquisition.
  • Students  can develop the block diagrams of prosthetic systems
  • Students can define the building blocks of electronic systems for an articifial eye.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students are trained to solve problems in the field of medical electronics in teams together with experts with different professional background.
  • Students are able to recognize their specific limitations, so that they can ask for assistance to the right time.
  • Students can document their work in a clear manner and communicate their results in a way that others can be involved whenever it is necessary


Selbstständigkeit
  • Students are able to realistically judge the status of their knowledge and to define actions for improvements when necessary.
  • Students can break down their work in appropriate work packages and schedule their work in a realistic way.
  • Students can handle the complex data structures of bioelectrical experiments without needing support.
  • Students are able to act in a responsible manner in all cases and situations of experimental work.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 40 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0696: Electronic Circuits for Medical Applications
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten NN
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Market for medical instruments
  • Membrane potential, action potential, sodium-potassium pump
  • Information transfer by the central nervous system
  • Interface tissue - electrode
  • Amplifiers for medical applications, analog-digital converters
  • Examples for electronic implants
  • Artificial eye, cochlea implant



Literatur

Kim E. Barret, Susan M. Barman, Scott Boitano and Heddwen L. Brooks

Ganong‘s Review of Medical Physiology, 24nd Edition, McGraw Hill Lange, 2010

Tier- und Humanphysiologie: Eine Einführung von Werner A. Müller (Author), Stephan Frings (Author), 657 p.,  4. editions, Springer, 2009

Robert F. Schmidt (Editor), Hans-Georg Schaible (Editor)

Neuro- und Sinnesphysiologie (Springer-Lehrbuch) (Paper back), 488 p., Springer, 2006, 5. Edition, currently online only
Russell K. Hobbie, Bradley J. Roth, Intermediate Physics for Medicine and Biology, Springer, 4th ed., 616 p., 2007

Vorlesungen der Universität Heidelberg zur Tier- und Humanphysiologie: http://www.sinnesphysiologie.de/gruvo03/gruvoin.htm

Internet: http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/


Lehrveranstaltung L1056: Electronic Circuits for Medical Applications
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten NN
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L1408: Electronic Circuits for Medical Applications
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten NN
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Market for medical instruments
  • Membrane potential, action potential, sodium-potassium pump
  • Information transfer by the central nervous system
  • Interface tissue - electrode
  • Amplifiers for medical applications, analog-digital converters
  • Examples for electronic implants
  • Artificial eye, cochlea implant
Literatur

Kim E. Barret, Susan M. Barman, Scott Boitano and Heddwen L. Brooks

Ganong‘s Review of Medical Physiology, 24nd Edition, McGraw Hill Lange, 2010

Tier- und Humanphysiologie: Eine Einführung von Werner A. Müller (Author), Stephan Frings (Author), 657 p.,  4. editions, Springer, 2009

Robert F. Schmidt (Editor), Hans-Georg Schaible (Editor)

Neuro- und Sinnesphysiologie (Springer-Lehrbuch) (Paper back), 488 p., Springer, 2006, 5. Edition, currently online only
Russell K. Hobbie, Bradley J. Roth, Intermediate Physics for Medicine and Biology, Springer, 4th ed., 616 p., 2007

Vorlesungen der Universität Heidelberg zur Tier- und Humanphysiologie: http://www.sinnesphysiologie.de/gruvo03/gruvoin.htm

Internet: http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/

Modul M1249: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung (L1694) Vorlesung 2 3
Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung (L1695) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Tobias Knopp
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in Linear Algebra, insbesondere im Lösen von Gleichungssystemen

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, für verschiedene tomographische Bildgebungsmodalitäten Rekonstruktionsverfahren zu beschreiben. Insbesondere können die in der Computertomographie verwendeten Methoden, wie die gefilterte Rückprojektion, erläutert werden. Die Studierenden sind in der Lage die inversen Probleme hinter den verschiedenen Bildgebungsverfahren zu formulieren und Lösungsansätze zu beschreiben.



Fertigkeiten

Die Studierenden sind dazu in der Lage, Rekonstruktionsverfahren zu implementieren und diese anhand von tomographischen Messdaten zu testen. Sie können die rekonstruierten Bilder visualisieren und die Qualität ihrer Daten und Resultate und beurteilen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1694: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Tobias Knopp
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

In der Vorlesung werden numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung vorgestellt. Dies beinhaltet sowohl die physikalischen Grundprinzipien der tomographischen Verfahren als auch Algorithmen für die Bildrekonstruktion. Neben Radonbasierten Verfahren wie die Computertomographie werden magnetische Verfahren wie die Magnetresonanztomographie und das Magnetic-Particle-Imaging behandelt.

Literatur

Bildgebende Verfahren in der Medizin; O. Dössel; Springer, Berlin, 2000

Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik; H. Morneburg (Hrsg.); Publicis MCD, München, 1995

Introduction to the Mathematics of Medical Imaging; C. L.Epstein; Siam, Philadelphia, 2008

Medical Image Processing, Reconstruction and Restoration; J. Jan; Taylor and Francis, Boca Raton, 2006

Principles of Magnetic Resonance Imaging; Z.-P. Liang and P. C. Lauterbur; IEEE Press, New York, 1999

Lehrveranstaltung L1695: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Tobias Knopp
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1279: MED II: Einführung in die Biochemie und Molekularbiologie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Einführung in die Biochemie und Molekularbiologie (L0386) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Hans-Jürgen Kreienkamp
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Keine. Das Modul deckt fachspezifische Lehrinhalte des Mediziningenieurwesens ab und erlaubt Studenten, die nicht Mediziningenieurwesen im Bachelor vertieft haben, den Master Mediziningenieurwesen zu belegen.


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Die Studierenden können
  • grundlegende Biomoleküle beschreiben;
  • erklären wie genetische Information in DNA kodiert wird; 
  • den Zusammenhang zwischen DNA und Protein erläutern.
Fertigkeiten Die Studierenden können
  • die Bedeutung molekularer Parameter für ein Krankheitsgeschehen erkennen;
  • ausgewählte molekular-diagnostische Verfahren beschreiben; 
  • die Bedeutung dieser Verfahren für einige Krankheiten erläutern
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studerenden können aktuelle Diskussionen in Forschung und Medizin auf fachlicher Ebene führen.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können Themengebiete der LVs eigenständig aus der Fachliteratur erarbeiten.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Allgemeine Ingenieurwissenschaften (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
General Engineering Science: Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science: Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Maschinenbau, Schwerpunkt Biomechanik: Pflicht
General Engineering Science (7 Semester): Vertiefung Mediziningenieurwesen: Pflicht
Maschinenbau: Vertiefung Biomechanik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Technomathematik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung III. Ingenieurwissenschaften: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0386: Einführung in die Biochemie und Molekularbiologie
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hans-Jürgen Kreienkamp
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Proteine - Struktur und Funktion
  • Enzyme
  • Nukleinsäuren: Struktur und Bedeutung
  • DNA; Replikation
  • RNA; Proteinbiosynthese
  • Gentechnologie; PCR; Klonierung
  • Hormone; Signaltransduktion
  • Energie-Stoffwechsel: Kohlehydrate; Fette
  • Stoffwechselregulation
  • Krebs; molekulare Ursachen
  • Genetische Erkrankungen
  • Immunologie; Viren (HIV)


Literatur

Müller-Esterl, Biochemie, Spektrum Verlag, 2010; 2. Auflage

Löffler, Basiswissen Biochemie, 7. Auflage, Springer, 2008




Fachmodule der Vertiefung Modellierung und Simulation


In dieser Vertiefungsrichtung  haben die Studierenden die Möglichkeit, Module mit  Schwerpunkten in den Bereichen mathematischer Modellbildung, numerischer Verfahren, rechnergestützer Entwurfsmethodik und moderner Simulationsprogramme mit Anwendungsbezug zur Elektrotechnik zu belegen. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, numerische Algorithmen mathematisch zu begründen, numerisch umzusetzen, zu implementieren, zu validieren und zu optimieren. Die  Studierenden erhalten dadurch besondere Kompetenzen an der Schnittstelle zwischen Mathematik, Informationstechnik und Elektrotechnik, die für entsprechende Positionen in Industrie und Forschung notwendig sind.

Modul M0747: Microsystem Design

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrosystementwurf (L0683) Vorlesung 2 3
Mikrosystementwurf (L0684) Laborpraktikum 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Kasper
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematical Calculus, Linear Algebra, Microsystem Engineering

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students know about the most important and most common simulation and design methods used in microsystem design. The scientific background of finite element methods and the basic theory of these methods are known.

Fertigkeiten

Students are able to apply simulation methods and commercial simulators in a goal oriented approach to complex design tasks. Students know to apply the theory in order achieve estimates of expected accuracy and can judge and verify the correctness of results. Students are able to develop a design approach even if only incomplete information about material data or constraints are available. Student can make use of approximate and reduced order models in a preliminary design stage or a system simulation.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to solve specific problems alone or in a group and to present the results accordingly. Students can develop and explain their solution approach and subdivide the design task to subproblems which are solved separately by group members.

Selbstständigkeit

Students are able to acquire particular knowledge using specialized literature and to integrate and associate this knowledge with other fields.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang halbstündig
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0683: Microsystem Design
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Finite difference methods

Approximation error

Finite element method

Order of convergence

Error estimation, mesh refinement

Makromodeling

Reduced order modeling

Black-box models

System identification

Multi-physics systems

System simulation

Levels of simulation, network simulation

Transient problems

Non-linear problems

Introduction to Comsol

Application to thermal, electric, electromagnetic, mechanical and fluidic problems

Literatur

M. Kasper: Mikrosystementwurf, Springer (2000)

S. Senturia: Microsystem Design, Kluwer (2001)

Lehrveranstaltung L0684: Microsystem Design
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0714: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0576) Vorlesung 2 3
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0582) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Blanca Ayuso Dios
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I, II, III für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II sowie Analysis III für Technomathematiker
  • MATLAB Grundkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen  benennen und deren Kernideen erläutern,
  • Konvergenzaussagen (inklusive der an das zugrundeliegende Problem gestellten Voraussetzungen) zu den behandelten numerischen Verfahren wiedergeben,

  • Aspekte der praktischen Durchführung numerischer Verfahren erklären.
Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • numerische Methoden zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen in MATLAB zu implementieren, anzuwenden und zu vergleichen,
  • das Konvergenzverhalten numerischen Methoden in Abhängigkeit vom gestellten Problem und des verwendeten Lösungsalgorithmus zu begründen,
  • zu gegebener Problemstellung einen geeigneten Lösungsansatz zu entwickeln, gegebenenfalls durch Zusammensetzen mehrerer Algorithmen, diesen durchzuführen und die Ergebnisse kritisch auszuwerten.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 180 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0576: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Patricio Farrell
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Numerische Verfahren für Anfangswertprobleme

  • Einschrittverfahren
  • Mehrschrittverfahren
  • Steife Probleme
  • Differentiell-algebraische Gleichungen vom Index 1

Numerische Verfahren für Randwertaufgaben

  • Anfangswertmethoden
  • Mehrzielmethode
  • Differenzenverfahren
  • Variationsmethoden
Literatur
  • E. Hairer, S. Noersett, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems
  • E. Hairer, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and Differential-Algebraic Problems
Lehrveranstaltung L0582: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Patricio Farrell
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0692: Approximation und Stabilität

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Approximation und Stabilität (L0487) Vorlesung 2 3
Approximation und Stabilität (L0489) Seminar 1 2
Approximation und Stabilität (L0488) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Marko Lindner
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Lineare Algebra: lin. Gleichungssystem, lin. Ausgleichsproblem, Eigenwerte, Singulärwerte
  • Analysis: Folgen, Reihen, Differential- und Integralrechnung
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können

  • funktionalanalytische Grundlagen (Hilbertraum, Operatoren) skizzieren und gegenüberstellen
  • Approximationsverfahren benennen und verstehen
  • Stabilitätsresultate angeben
  • spektrale Größen, Konditionszahlen, Regularisierungsmethoden diskutieren
Fertigkeiten

Die Studierenden können

  • funktionalanalytische Grundlagen (Hilbertraum, Operatoren) anwenden,
  • Approximationsverfahren anwenden,
  • Stabilitätsresultate anwenden,
  • spektrale Größen berechnen,
  • Regularisierungsmethoden anwenden


 
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und ihre Ergebnisse in geeigneter Weise vor der Gruppe präsentieren (z.B. als Seminarvortrag).

Selbstständigkeit
  • Studierende können eigenständig ihr Verständnis mathematischer Konzepte überprüfen, noch offene Fragen auf den Punkt bringen und sich gegebenenfalls gezielt Hilfe holen.
  • Studierende haben eine genügend hohe Ausdauer entwickelt, um auch über längere Zeiträume an schwierigen Problemstellungen zu arbeiten.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0487: Approximation und Stabilität
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Es geht um die Lösung folgender Grundprobleme der linearen Algebra

  • lineare Gleichungssysteme,
  • lineare Ausgleichsprobleme,
  • Eigenwertprobleme

in Funktionenräumen (d.h. in Vektorräumen mit unendlicher Dimension) durch stabile Approximation des Problems in einem Raum mit endlicher Dimension.


Ablauf:

  • Crashkurs Hilbertraum: Metrik, Norm, Skalarprodukt, Vollständigkeit
  • Crashkurs Operatoren: Beschränktheit, Norm, Kompaktheit, Projektoren
  • gleichmäßige vs. starke Konvergenz, Approximationsverfahren
  • Anwendbarkeit / Stabilität von Approx.verfahren, Satz von Polski
  • Galerkinverfahren, Kollokation, Splineinterpolation, Abschneideverfahren
  • Faltungs- und Toeplitzoperatoren
  • Crashkurs C*-Algebren
  • Konvergenz von Konditionszahlen
  • Konvergenz spektraler Größen: Spektrum, Eigenwerte, Singulärwerte, Pseudospektrum
  • Regularisierungsverfahren (truncated SVD, Tichonov)
Literatur
  • R. Hagen, S. Roch, B. Silbermann: C*-Algebras in Numerical Analysis
  • H. W. Alt: Lineare Funktionalanalysis
  • M. Lindner: Infinite matrices and their finite sections
Lehrveranstaltung L0489: Approximation und Stabilität
Typ Seminar
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0488: Approximation und Stabilität
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0653: Hochleistungsrechnen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Grundlagen des Hochleistungsrechnens (L0242) Vorlesung 2 3
Grundlagen des Hochleistungsrechnens (L1416) Problemorientierte Lehrveranstaltung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Thomas Rung
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Allgemeine Grundlagen der angewandten Informationstechnik
  • Programmierkenntnisse in einer höheren Programmiersprache
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Studierende können die Grundlagen der Numerik und Algorithmen von Hochleistungsrechnern unter Verwendung von aktuellen Hardwarebeispielen erläutern. Studierende sind in der Lage, die algorithmische Verknüpfung von Hard- und Softwaremerkmalen zu erklären.
Fertigkeiten

Studierende sind durch ihre Kenntnisse in der Lage, die algorithmischen Effizienz von Simulationsverfahren zu beurteilen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Studierende sind befähigt im Team Algorithmen zu entwickeln und zu kodieren.  
Selbstständigkeit


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 1.5h
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0242: Grundlagen des Hochleistungsrechnens
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Thomas Rung
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Grundlagen moderner Hardwarearchitektu, kritische Aspekte der rechnerischen bzw. hardwaretechnischen Umsetzung exemplarischer Algorithmen, Konzepte für Shared- und Distributed-Memory-System, Programmierkonzepte für Beschleunigerhardware (GPGPUs)

Literatur
Lehrveranstaltung L1416: Grundlagen des Hochleistungsrechnens
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Thomas Rung
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0935: Mikrocontrollerschaltungen: Realisierung in Hard- und Software

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software (L0087) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Siegfried Rump
Zulassungsvoraussetzungen keine.
Empfohlene Vorkenntnisse Vorlesung Rechnerarchitekturen
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Aufbau und Funktionsweise einer verbreiteten Mikrocontrollerfamilie erklären.

Sie besitzen Einblick in die inneren Abläufe einer CPU und können damit Hochsprachenkonstrukte und Algorithmen in maschinennahe Anweisungen überführen.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ohne wesentliche Zuhilfenahme von Sekundärquellen Digitalschaltungen mit analogen Komponenten zu entwerfen, auszulegen und zu nutzen.

Ebenso können sie selbsterstellte Hardware durch hardwarenahe Programmierung in Betrieb nehmen und von dieser programmgesteuerte und/ oder interaktiv gestellte Aufgaben bearbeiten sowie Ergebnisse geeignet ausgeben.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Regelmäßig werden die gestellten Aufgaben in Zweiergruppen bearbeitet. Die Teilnehmer können eine Aufteilung von Teilaufgaben untereinander unter Vereinbarung von Schnittstellen und Kontaktpunkten vornehmen und

ihre gemeinsam erarbeiteten Ergebnisse in einem Fachvortrag präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, geeignete online-verfügbare Quellen, vor allem von Herstellern verwendeter Komponenten, auszuwählen, zu erschließen, zu bewerten und von dort stammende Erkenntnisse sinnvoll in ihr Projekt einfließen zu lassen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten + Disputation
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0087: Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Siegfried Rump
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Im Rahmen dieses Seminars soll zunächst eine Hardwareumgebung für einen gängigen 8-bit Microcontroller (ATMEL ATmega-Serie) erstellt werden, die sowohl den Betrieb des Controllers als auch die Programmierung desselben von einem Standard-PC aus unterstützt. Die Schaltung soll mit Programmen in Assembler- und Hochsprache in Betrieb genommen werden.

Prüfungsleistung: schriftliche Ausarbeitung und Vortrag

Literatur

Modul M0800: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0802) Vorlesung 2 3
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0803) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Numerische Verfahren der elektromagnetischen Feldberechnung spielen eine zunehmend wichtigere Rolle in der Elektrotechnik, zum Beispiel im Bereich der Antennenentwicklung oder bei der Analyse elektromagnetischer Verträglichkeitsprobleme (EMV). Die grundlegenden Prinzipien der wichtigen Verfahren, die heute in der Praxis in Gebrauch sind, werden erläutert. Es stellt sich heraus, das jedes Verfahren Schwächen und Vorteile in der Anwendung hat. Die Studierenden sollen beurteilen zu können, welche Methode jeweils vorteilhaft einzusetzen ist, bzw. ob eine Anwendung auf die bestimmte Problemstellungen überhaupt möglich ist.

Fertigkeiten

Die Studierenden können basierend auf dem Funktionsprinzip des jeweiligen numerischen Verfahrens diskretisierte Modelle erstellen, und zwar unter  Beachtung der elektrischen Größe und der zu berücksichtigenden geometrischen Komplexität. Sie wissen, wie der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Gitterelemente (Oberflächensegmente, Zellen), dem sich daraus ergebenden erforderlichen Speicherplatzbedarf und der Rechenzeit ist. Sie kennen die Anforderungen der jeweiligen Verfahren zur Erzielung konvergenter Resultate und lernen erzielte Resultate mit einer Vielzahl von Möglichkeiten zu validieren. Dabei können sie unterscheiden zwischen Methoden, die im Zeitbereich, im Frequenzbereich oder in der Elektrostatik einzusetzen sind. Weiterhin kennen die Studierenden die  Vorteile, Möglichkeiten  und Einschränkungen oberflächenbasierter und volumenbasierter Verfahren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In  Übungen können die Studierenden in kleinen Gruppen das Rechenprogramm CONCEPT-II anwenden, das auf einem der bekanntesten numerische Verfahren, der sogenannten Momentenmethode,  basiert und das sich in laufender Entwicklung am Institut für Theoretische Elektrotechnik befindet.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage Ihren Wissenstand über die praktisch angewendeten numerischen Verfahren allgemein in der Elektrotechnik einzusetzen bzw. mit anderen Lehrveranstaltungen zu verknüpfen. Auf Grundlage der Einführung in der Vorlesung sind sie in der Lage, sich weitergehende vertiefende Informationen aus der angegebenen Literatur zu beschaffen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0802: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Lehrveranstaltung L0803: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Modul M0715: Löser für schwachbesetzte lineare Gleichungssysteme

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Löser für schwachbesetzte lineare Gleichungssysteme (L0583) Vorlesung 2 3
Löser für schwachbesetzte lineare Gleichungssysteme (L0584) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Sabine Le Borne
Zulassungsvoraussetzungen keine


Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I + II für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II für Technomathematiker
  • Programmierkenntnisse in C
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • klassische und moderne Iterationsverfahren und deren Zusammenhänge untereinander benennen,
  • Konvergenzaussagen zu Iterationsverfahren wiedergeben,

  • Aspekte der effizienten Implementierung von Iterationsverfahren erklären.
Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • Iterationsverfahren zu implementieren, anzuwenden und zu vergleichen,
  • das Konvergenzverhalten von Iterationverfahren zu analysieren und gegebenenfalls Konvergenzraten zu berechnen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • mit ausreichender Ausdauer komplexe Problemstellungen über längere Zeiträume zu bearbeiten,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computational Mathematics: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informatik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0583: Löser für schwachbesetzte lineare Gleichungssysteme
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Sabine Le Borne
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  1. Schwachbesetzte Matrizen: Anordnungen und Speicherformate, direkte Löser
  2. Klassische Iterationsverfahren: Grundbegriffe, Konvergenz
  3. Projektionsverfahren
  4. Krylovraumverfahren
  5. Präkonditionierung (z.B ILU)
  6. Mehrgitterverfahren
Literatur
  1. Y. Saad, Iterative methods for sparse linear systems
Lehrveranstaltung L0584: Löser für schwachbesetzte lineare Gleichungssysteme
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Sabine Le Borne
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1316: Forschungsprojekt in Modellierung und Simulation

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht

Modul M1249: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung (L1694) Vorlesung 2 3
Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung (L1695) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Tobias Knopp
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in Linear Algebra, insbesondere im Lösen von Gleichungssystemen

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, für verschiedene tomographische Bildgebungsmodalitäten Rekonstruktionsverfahren zu beschreiben. Insbesondere können die in der Computertomographie verwendeten Methoden, wie die gefilterte Rückprojektion, erläutert werden. Die Studierenden sind in der Lage die inversen Probleme hinter den verschiedenen Bildgebungsverfahren zu formulieren und Lösungsansätze zu beschreiben.



Fertigkeiten

Die Studierenden sind dazu in der Lage, Rekonstruktionsverfahren zu implementieren und diese anhand von tomographischen Messdaten zu testen. Sie können die rekonstruierten Bilder visualisieren und die Qualität ihrer Daten und Resultate und beurteilen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1694: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Tobias Knopp
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

In der Vorlesung werden numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung vorgestellt. Dies beinhaltet sowohl die physikalischen Grundprinzipien der tomographischen Verfahren als auch Algorithmen für die Bildrekonstruktion. Neben Radonbasierten Verfahren wie die Computertomographie werden magnetische Verfahren wie die Magnetresonanztomographie und das Magnetic-Particle-Imaging behandelt.

Literatur

Bildgebende Verfahren in der Medizin; O. Dössel; Springer, Berlin, 2000

Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik; H. Morneburg (Hrsg.); Publicis MCD, München, 1995

Introduction to the Mathematics of Medical Imaging; C. L.Epstein; Siam, Philadelphia, 2008

Medical Image Processing, Reconstruction and Restoration; J. Jan; Taylor and Francis, Boca Raton, 2006

Principles of Magnetic Resonance Imaging; Z.-P. Liang and P. C. Lauterbur; IEEE Press, New York, 1999

Lehrveranstaltung L1695: Numerische Verfahren in der medizinischen Bildgebung
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Tobias Knopp
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0586: Effiziente Algorithmen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Effiziente Algorithmen (L0120) Vorlesung 2 3
Effiziente Algorithmen (L1207) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Siegfried Rump
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Programmieren in Matlab und/oder C

Grundkenntnisse in diskreter Mathematik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Theorien, Zusammenhänge und Methoden der Netzwerkalgorithmen und insbesondere deren Datenstrukturen erklären. Sie können das Rechenzeitverhalten wesentlicher Netzwerkalgorithmen beschreiben und analysieren. Die Studierenden können insbesondere zwischen effizient lösbaren und NP-harten Aufgabenstellungen diskriminieren.

Fertigkeiten

Die Studenten können komplexe Problemstellungen analysieren und die Möglichkeiten der Transformation in Netzwerkalgorithmen bestimmen. Sie können grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen der linearen Optimierung und Netzwerktheorie effizient implementieren und mögliche Schwachstellen identifizieren. Sie können die Auswirkung der Nutzung verschiedener effizienter Datenstrukturen selbständig analysieren und jene gegebenenfalls einsetzen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren, zum Beispiel während Kleingruppenübungen.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (Quiz-Fragen in den Vorlesungen, klausurnahe Aufgaben) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0120: Effiziente Algorithmen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Siegfried Rump
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Lineare Optimierung

- Datenstrukturen

- Leftist heaps

- Minimum spanning tree

- Shortest path

- Maximum flow

- NP-harte Probleme via max-cut

Literatur

R. E. Tarjan: Data Structures and Network Algorithms. CBMS 44, Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, PA, 1983.

Wesley, 2011 http://algs4.cs.princeton.edu/home/

V. Chvátal, ``Linear Programming'', Freeman, New York, 1983.

Lehrveranstaltung L1207: Effiziente Algorithmen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Siegfried Rump
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0881: Mathematische Bildverarbeitung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mathematische Bildverarbeitung (L0991) Vorlesung 3 4
Mathematische Bildverarbeitung (L0992) Gruppenübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Marko Lindner
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Analysis: partielle Ableitungen, Gradient, Richtungsableitung
  • Lineare Algebra: Eigenwerte, lineares Ausgleichsproblem
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können

  • Klassen von Diffusionsgleichungen charakterisieren und vergleichen
  • elementare Methoden der Bildverarbeitung erklären
  • Methoden zur Segmentierung und Registrierung erläutern
  • funktionalanalytische Grundlagen skizzieren und gegenüberstellen
Fertigkeiten

Die Studierenden können 

  • elementare Methoden der Bildverarbeitung implementieren und anwenden  
  • moderne Methoden der Bildverarbeitung erklären und anwenden
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten und sich theoretische Grundlagen erklären.

Selbstständigkeit
  • Studierende können eigenständig ihr Verständnis mathematischer Konzepte überprüfen, noch offene Fragen auf den Punkt bringen und sich gegebenenfalls gezielt Hilfe holen.
  • Studierende haben eine genügend hohe Ausdauer entwickelt, um auch über längere Zeiträume an schwierigen Problemstellungen zu arbeiten.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0991: Mathematische Bildverarbeitung
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Elementare Methoden der Bildverarbeitung 
  • Glättungsfilter
  • Grundlagen der Diffusions- bzw. Wärmeleitgleichung
  • Variationsformulierungen in der Bildverarbeitung
  • Kantenerkennung
  • Segmentierung
  • Registrierung
Literatur Bredies/Lorenz: Mathematische Bildverarbeitung
Lehrveranstaltung L0992: Mathematische Bildverarbeitung
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0716: Hierarchische Algorithmen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hierarchische Algorithmen (L0585) Vorlesung 2 3
Hierarchische Algorithmen (L0586) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Sabine Le Borne
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I, II, III für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II sowie Analysis III für Technomathematiker
  • Programmierkenntnisse in C
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • Vertreter hierarchischer Algorithmen benennen und ihre grundlegenden Merkmale herausstellen,
  • Konstruktionstechniken hierarchischer Algorithmen erklären,
  • Aspekte der effizienten Implementierung von hierarchischen Algorithmen diskutieren. 
Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • die in der Vorlesung behandelten hierarchischen Algorithmen zu implementieren,
  • den Speicherbedarf und die Rechenzeitkomplexität der Algorithmen zu analysieren,
  • die Algorithmen an Problemstellungen unterschiedlicher Anwendungen anzupassen und somit problemadaptierte Varianten zu entwickeln.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • mit ausreichender Ausdauer komplexe Problemstellungen über längere Zeiträume zu bearbeiten,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0585: Hierarchische Algorithmen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Sabine Le Borne
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Niedrigrangmatrizen
  • Separable Entwicklungen
  • Hierarchische Matrixpartitionen
  • Hierarchische Matrizen
  • Formatierte Matrixoperationen
  • Anwendungen
  • weitere Themen
Literatur W. Hackbusch: Hierarchische Matrizen: Algorithmen und Analysis
Lehrveranstaltung L0586: Hierarchische Algorithmen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Sabine Le Borne
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0720: Matrixalgorithmen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Matrixalgorithmen (L0984) Vorlesung 2 3
Matrixalgorithmen (L0985) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Jens-Peter Zemke
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathemathik I - III
  • Numerische Mathemathik/ Numerik
  • Grundkenntnisse der Programmiersprachen Matlab und C
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  1. Krylov-Raum-Verfahren des neuesten Standes zur Lösung einiger Kernprobleme der Ingenieurwissenschaften im Bereich der Eigenwertaufgaben, der Lösung linearer Gleichungssysteme und der Modellreduktion benennen, wiedergeben und klassifizieren;
  2. Ansätze zur Lösung von Matrixgleichungen (Sylvester, Lyapunov, Riccati) benennen.
Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  1. grundlegende Krylov-Raum-Verfahren zur Lösung des Eigenwertproblemes, linearer Gleichungssysteme und zur Modellreduktion zu implementieren und zu bewerten;
  2. die in moderner Software verwendeten Verfahren bezüglich der Rechenzeit, Stabilität und ihrer Grenzen einzuschätzen;
  3. die gelernten Verfahren an neue, unbekannte Problemstellungen zu adaptieren.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in kleinen Gruppen Lösungen erarbeiten und dokumentieren;
  • in Gruppen Ideen weiterentwickeln und auf anderen Kontext übertragen;
  • im Team eine Software-Bibliothek entwickeln, aufbauen und weiterentwickeln.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig

  • den Aufwand und Umfang selbst definierter Aufgaben korrekt einzuschätzen;
  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen;
  • sich eigenständig Aufgaben zum Test und zum Ausbau der Verfahren auszudenken;
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0984: Matrixalgorithmen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Jens-Peter Zemke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Teil A: Krylov-Raum-Verfahren:
    • Grundlagen (Herleitung, Basis, Ritz, OR, MR)
    • Arnoldi-basierte Verfahren (Arnoldi, GMRes)
    • Lanczos-basierte Verfahren (Lanczos, CG, BiCG, QMR, SymmLQ, PvL)
    • Sonneveld-basierte Verfahren (IDR, CGS, BiCGStab, TFQMR, IDR(s))
  • Teil B: Matrixgleichungen:
    • Sylvester-Gleichung
    • Lyapunov-Gleichung
    • Algebraische Riccati-Gleichung


Literatur Skript
Lehrveranstaltung L0985: Matrixalgorithmen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Jens-Peter Zemke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Fachmodule der Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik


Diese Vertiefungsrichtung bietet den Studierenden eine breite Modulpalette mit Bezug zu verschiedenen nachrichtentechnischen Konzepten, drahtlosen und drahtgebundenen Kommunikationssystemen sowie Methoden der digitalen Signalverarbeitung. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, Eigenschaften von Übertragungskanälen und Prinzipien von Funksystemen im Detail zu verstehen. Darüber hinaus erhalten sie fundierte Kenntnisse über Funktionsweise, Strukturen und Modellierung von Kommunikationsnetzen. Außerdem wird ihnen Wissen im Bereich der digitalen Sprach-, Audio- und Bildverarbeitung vermittelt. Im Ergebnis verfügen die Studierenden über das Rüstzeug, moderne Kommunikationssysteme ganzheitlich zu analysieren, zu entwerfen und zu optimieren. Die erworbenen Kompetenzen sind im heutigen Informationszeitalter von zentraler Bedeutung in Industrie und Forschung.

Modul M0551: Pattern Recognition and Data Compression

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mustererkennung und Datenkompression (L0128) Vorlesung 4 6
Modulverantwortlicher Prof. Rolf-Rainer Grigat
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Linear algebra (including PCA, unitary transforms), stochastics and statistics, binary arithmetics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can name the basic concepts of pattern recognition and data compression.

Students are able to discuss logical connections between the concepts covered in the course and to explain them by means of examples.


Fertigkeiten

Students can apply statistical methods to classification problems in pattern recognition and to prediction in data compression. On a sound theoretical and methodical basis they can analyze characteristic value assignments and classifications and describe data compression and video signal coding. They are able to use highly sophisticated methods and processes of the subject area. Students are capable of assessing different solution approaches in multidimensional decision-making areas.



Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit

Students are capable of identifying problems independently and of solving them scientifically, using the methods they have learnt.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 Minuten, Umfang Vorlesung und Materialien im StudIP
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Software und Signalverarbeitung : Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Informationstechnologie: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0128: Pattern Recognition and Data Compression
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Rolf-Rainer Grigat
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Structure of a pattern recognition system, statistical decision theory, classification based on statistical models, polynomial regression, dimension reduction, multilayer perceptron regression, radial basis functions, support vector machines, unsupervised learning and clustering, algorithm-independent machine learning, mixture models and EM, adaptive basis function models and boosting, Markov random fields

Information, entropy, redundancy, mutual information, Markov processes, basic coding schemes (code length, run length coding, prefix-free codes), entropy coding (Huffman, arithmetic coding), dictionary coding (LZ77/Deflate/LZMA2, LZ78/LZW), prediction, DPCM, CALIC, quantization (scalar and vector quantization), transform coding, prediction, decorrelation (DPCM, DCT, hybrid DCT, JPEG, JPEG-LS), motion estimation, subband coding, wavelets, HEVC (H.265,MPEG-H)

Literatur

Schürmann: Pattern Classification, Wiley 1996
Murphy, Machine Learning, MIT Press, 2012
Barber, Bayesian Reasoning and Machine Learning, Cambridge, 2012
Duda, Hart, Stork: Pattern Classification, Wiley, 2001
Bishop: Pattern Recognition and Machine Learning, Springer 2006

Salomon, Data Compression, the Complete Reference, Springer, 2000
Sayood, Introduction to Data Compression, Morgan Kaufmann, 2006
Ohm, Multimedia Communication Technology, Springer, 2004
Solari, Digital video and audio compression, McGraw-Hill, 1997
Tekalp, Digital Video Processing, Prentice Hall, 1995

Modul M0637: Advanced Concepts of Wireless Communications

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Weiterführende Konzepte der drahtlosen Kommunikation (L0297) Vorlesung 3 4
Weiterführende Konzepte der drahtlosen Kommunikation (L0298) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Dr. Rainer Grünheid
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten; Umfang: Inhalt von Vorlesung und Übung
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0297: Advanced Concepts of Wireless Communications
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Rainer Grünheid
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

The lecture deals with technical principles and related concepts of mobile communications. In this context, the main focus is put on the physical and data link layer of the ISO-OSI stack.

In the lecture, the transmission medium, i.e., the mobile radio channel, serves as the starting point of all considerations. The characteristics and the mathematical descriptions of the radio channel are discussed in detail. Subsequently, various physical layer aspects of wireless transmission are covered, such as channel coding, modulation/demodulation, channel estimation, synchronization, and equalization. Moreover, the different uses of multiple antennas at the transmitter and receiver, known as MIMO techniques, are described. Besides these physical layer topics, concepts of multiple access schemes in a cellular network are outlined.

In order to illustrate the above-mentioned technical solutions, the lecture will also provide a system view, highlighting the basics of some contemporary wireless systems, including UMTS/HSPA, LTE, LTE Advanced, and WiMAX.


Literatur

John G. Proakis, Masoud Salehi: Digital Communications. 5th Edition, Irwin/McGraw Hill, 2007

David Tse, Pramod Viswanath: Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge, 2005

Bernard Sklar: Digital Communications: Fundamentals and Applications. 2nd Edition, Pearson, 2013

Stefani Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker: LTE - The UMTS Long Term Evolution. Second Edition, Wiley, 2011

Lehrveranstaltung L0298: Advanced Concepts of Wireless Communications
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Rainer Grünheid
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0837: Communication Networks II - Simulation and Modeling

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Simulation und Modellierung von Kommunikationsnetzen (L0887) Problemorientierte Lehrveranstaltung 5 6
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Timm-Giel
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Knowledge of computer and communication networks
  • Basic programming skills
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to explain the necessary stochastics, the discrete event simulation technology and modelling of networks for performance evaluation.

Fertigkeiten

Students are able to apply the method of simulation for performance evaluation to different, also not practiced, problems of communication networks. The students can analyse the obtained results and explain the effects observed in the network. They are able to question their own results.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to acquire expert knowledge in groups, present the results, and discuss solution approaches and results. They are able to work out solutions for new problems in small teams.

Selbstständigkeit

Students are able to transfer independently and in discussion with others the acquired method and expert knowledge to new problems. They can identify missing knowledge and acquire this knowledge independently.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Kolloquium
Prüfungsdauer und -umfang 45-60 Minuten Kolloquium mit zwei Studierenden, also ca. 30 Minuten pro Student.
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Netze: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0887: Simulation and Modelling of Communication Networks
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 5
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

In the course necessary basic stochastics and the discrete event simulation are introduced. Also simulation models for communication networks, for example, traffic models, mobility models and radio channel models are presented in the lecture. Students work with a simulation tool, where they can directly try out the acquired skills, algorithms and models. At the end of the course increasingly complex networks and protocols are considered and their performance is determined by simulation.

Literatur
  • Skript des Instituts für Kommunikationsnetze

Further literature is announced at the beginning of the lecture.

Modul M1318: Wireless Sensor Networks

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Ausgewählte Themen Drahtloser Sensornetzwerke (L1819) Problemorientierte Lehrveranstaltung 1 2
Drahtlose Sensornetze (L1815) Vorlesung 2 2
Drahtlose Sensornetze (L1816) Gruppenübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Bernd-Christian Renner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1819: Selected Topics of Wireless Sensor Networks
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Bernd-Christian Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Selected topics on sensor network research will be researched in a PBL course by the students in groups and will be presented in a poster session at the end of the term. Topics are:

  • Energy-efficient / low-power Medium Access
  • Energy-efficient / low-power Routing (Data Collection and Data Dissemination)
  • Energy Harvesting
  • Intermittently Powered Sensor Nodes
  • Energy-Aware Load Adaptation and Scheduling
  • Additional Topics will be provided on demand / depending on the number of participants
Literatur

Will be provided individually

Lehrveranstaltung L1815: Wireless Sensor Networks
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Bernd-Christian Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L1816: Wireless Sensor Networks
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Bernd-Christian Renner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0673: Informationstheorie und Codierung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Informationstheorie und Codierung (L0436) Vorlesung 3 4
Informationstheorie und Codierung (L0438) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Gerhard Bauch
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik 1-3 
  • Wahrscheinlichkeitsrechnung und Stochastische Prozesse
  •  Grundkenntnisse der Nachrichtentechnik, z.B. aus der Vorlesung "Einführung in die Nachrichtentechnik und deren stochastische Methoden"
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen die grundlegenden Definitionen zur informationstheoretischen Quantifizierung von Information. Sie kennen das Shannonsche Quellencodierungstheorem sowie das Kanalcodierungstheorem und können damit Grenzen der Kompression bzw. der fehlerfreien Datenübertragung bestimmen. Sie verstehen die Grundprinzipien der Datenkompression (Quellencodierung) und der fehlererkennenden und fehlerkorrigierenden Kanalcodierung. Sie sind mit den Prinzipien der Decodierung vertraut, insbesondere mit modernen Verfahren der iterativen Decodierung. Sie kennen grundlegende Codierverfahren, deren Eigenschaften und Decodierverfahren.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, die Grenzen der Datenkompression bzw. der Datenübertragungsrate für gestörte Kanäle zu bestimmen und damit ein Übertragungsverfahren zu dimensionieren. Sie sind in der Lage, die Parameter eines fehlererkennenden bzw. fehlerkorrigierenden Kanalcodierungsverfahrens zum Erreichen gegebener Zielvorgaben abzuschätzen. Sie sind in der Lage, die Eigenschaften grundlegender Kanalcodierungs- und Decodierungsverfahren hinsichtlich Fehlerkorrektureigenschaften, Decodierverzögerung und Decodierkomplexität zu vergleichen und ein geeignetes Verfahren auszuwählen. Sie sind in der Lage, grundlegende Codier- und Decodierverfahren in Software zu implementieren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten.

 

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus geeigneten Literaturquellen selbständig zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (klausurnahe Aufgaben, Software-Tools, Clicker-System) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Kernqualifikation: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0436: Informationstheorie und Codierung
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Grundlagen der Informationstheorie

    • Selbstinformation, Entropie, Mutual Information

    • Quellencodierungstheorem, Kanalcodierungstheorem

    • Kanalkapazität verschiedener Kanäle

  • Grundlegende Algorithmen der Quellencodierung:

    • Huffman Code, Lempel Ziv Algorithmus

  • Grundlagen der Kanalcodierung

    • Grundlegende Parameter der Kanalcodierung und deren Abschätzung durch obere und untere Schranken

    • Prinzipien der Decodierung: Maximum-A-Posteriori Decodierung, Maximum-Likelihood Decodierung, Hard-Decision-Decodierung und Soft-Decision-Decodierung

    • Bestimmung der Fehlerwahrscheinlichkeit

  • Blockcodes

  • Low Density Parity Check (LDPC) Codes und iterative Decodierung

  • Faltungscodes und Viterbi-Decodierung

  • Turbo Codes und iterative Decodierung

  • Codierte Modulation

Literatur

Bossert, M.: Kanalcodierung. Oldenbourg.

Friedrichs, B.: Kanalcodierung. Springer.

Lin, S., Costello, D.: Error Control Coding. Prentice Hall.

Roth, R.: Introduction to Coding Theory.

Johnson, S.: Iterative Error Correction. Cambridge.

Richardson, T., Urbanke, R.: Modern Coding Theory. Cambridge University Press.

Gallager, R. G.: Information theory and reliable communication. Whiley-VCH

Cover, T., Thomas, J.: Elements of information theory. Wiley.

Lehrveranstaltung L0438: Informationstheorie und Codierung
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0678: Seminar Informationstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar Informationstechnik (L0448) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Gerhard Bauch
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Eine oder mehrere der Vorlesungen

  • Digital Communications
  • Mobile Communications
  • Information theory and coding
  • Modern Wireless Systems
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen


Fertigkeiten


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Die Studenten sind in der Lage im Rahmen einer Seminargruppe fachlich zu diskutieren.
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten Präsentation, Präsentationsmaterial, aktive Diskussion
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0448: Seminar Informationstechnik
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt wechselnde Themen
Literatur  je nach Thema

Modul M1248: Compiler für Eingebettete Systeme

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Compiler für Eingebettete Systeme (L1692) Vorlesung 3 4
Compiler für Eingebettete Systeme (L1693) Fachlabor 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Heiko Falk
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Modul "Eingebettete Systeme"

C/C++ Programmierkenntnisse

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Bedeutung Eingebetteter Systeme steigt von Jahr zu Jahr. Innerhalb Eingebetteter Systeme steigt der Software-Anteil, der auf Prozessoren ausgeführt wird, aufgrund geringerer Kosten und höherer Flexibilität ebenso kontinuierlich. Wegen der besonderen Einsatzgebiete Eingebetteter Systeme kommen hier hochgradig spezialisierte Prozessoren zum Einsatz, die applikationsspezifisch auf ihr jeweiliges Einsatzgebiet ausgerichtet sind. Diese hochgradig spezialisierten Prozessoren stellen hohe Anforderungen an einen Compiler, der Code von hoher Qualität generieren soll. Nach erfolgreichem Besuch der Veranstaltung sind die Studierenden in der Lage,

  • Struktur und Aufbau derartiger Compiler aufzuzeigen,
  • interne Zwischendarstellungen auf verschiedenen Abstraktionsniveaus zu unterscheiden und zu erklären, und
  • Probleme und Optimierungen in allen Compilerphasen zu beurteilen.

Wegen der hohen Anforderungen an Compiler für Eingebettete Systeme sind effektive Optimierungen unerlässlich. Die Studierenden lernen insbes.,

  • welche Arten von Optimierungen es auf Quellcode-Niveau gibt,
  • wie die Übersetzung von der Quellsprache nach Assembler abläuft,
  • welche Arten von Optimierungen auf Assembler-Niveau durchzuführen sind,
  • wie die Registerallokation vonstatten geht, und
  • wie Speicherhierarchien effizient ausgenutzt werden.

Da Compiler für Eingebettete Systeme oft verschiedene Zielfunktionen optimieren sollen (z.B. durchschnittliche oder worst-case Laufzeit, Energieverbrauch, Code-Größe), lernen die Studierenden den Einfluss von Optimierungen auf diese verschiedenen Zielfunktionen zu beurteilen.

Fertigkeiten

Studierende werden in die Lage versetzt, hochsprachlichen Programmcode in Maschinensprache zu übersetzen. Die Studierenden erwerben die Fähigkeit zu beurteilen, welche Art von Code-Optimierung innerhalb eines Compilers am effektivsten auf welchem Abstraktionsniveau (bspw. Quell- oder Assemblercode) durchzuführen ist.

Während der Übungen erwerben die Studierenden die Fähigkeit, einen funktionierenden Compiler mitsamt Optimierungen zu implementieren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, ähnliche Aufgaben alleine oder in einer Gruppe zu bearbeiten und die Resultate geeignet zu präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, sich Teilbereiche des Fachgebietes anhand von Fachliteratur selbständig zu erarbeiten, das erworbene Wissen zusammenzufassen, zu präsentieren und es mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen zu verknüpfen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten, Inhalte der Vorlesung
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1692: Compiler für Eingebettete Systeme
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Heiko Falk
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Einleitung und Motivation
  • Compiler für Eingebettete Systeme - Anforderungen und Abhängigkeiten
  • Interne Struktur von Compilern
  • Pre-Pass Optimierungen
  • HIR Optimierungen und Transformationen
  • Code-Generierung
  • LIR Optimierungen und Transformationen
  • Register-Allokation
  • WCET-bewusste Code-Generierung
  • Ausblick
Literatur
  • Peter Marwedel. Embedded System Design - Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems. 2nd Edition, Springer, 2012.
  • Steven S. Muchnick. Advanced Compiler Design and Implementation. Morgan Kaufmann, 1997.
  • Andrew W. Appel. Modern compiler implementation in C. Oxford University Press, 1998.
Lehrveranstaltung L1693: Compiler für Eingebettete Systeme
Typ Fachlabor
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Heiko Falk
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0550: Digital Image Analysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Bildanalyse (L0126) Vorlesung 4 6
Modulverantwortlicher Prof. Rolf-Rainer Grigat
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

System theory of one-dimensional signals (convolution and correlation, sampling theory, interpolation and decimation, Fourier transform, linear time-invariant systems), linear algebra (Eigenvalue decomposition, SVD), basic stochastics and statistics (expectation values, influence of sample size, correlation and covariance, normal distribution and its parameters), basics of Matlab, basics in optics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can

  • Describe imaging processes
  • Depict the physics of sensorics
  • Explain linear and non-linear filtering of signals
  • Establish interdisciplinary connections in the subject area and arrange them in their context
  • Interpret effects of the most important classes of imaging sensors and displays using mathematical methods and physical models.


Fertigkeiten

Students are able to

  • Use highly sophisticated methods and procedures of the subject area
  • Identify problems and develop and implement creative solutions.

Students can solve simple arithmetical problems relating to the specification and design of image processing and image analysis systems.

Students are able to assess different solution approaches in multidimensional decision-making areas.

Students can undertake a prototypical analysis of processes in Matlab.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz k.A.


Selbstständigkeit

Students can solve image analysis tasks independently using the relevant literature.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 Minuten, Umfang Vorlesung und Materialien im StudIP
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Software und Signalverarbeitung : Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Informationstechnologie: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0126: Digital Image Analysis
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Rolf-Rainer Grigat
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Image representation, definition of images and volume data sets, illumination, radiometry, multispectral imaging, reflectivities, shape from shading
  • Perception of luminance and color, color spaces and transforms, color matching functions, human visual system, color appearance models
  • imaging sensors (CMOS, CCD, HDR, X-ray, IR), sensor characterization(EMVA1288), lenses and optics
  • spatio-temporal sampling (interpolation, decimation, aliasing, leakage, moiré, flicker, apertures)
  • features (filters, edge detection, morphology, invariance, statistical features, texture)
  • optical flow ( variational methods, quadratic optimization, Euler-Lagrange equations)
  • segmentation (distance, region growing, cluster analysis, active contours, level sets, energy minimization and graph cuts)
  • registration (distance and similarity, variational calculus, iterative closest points)
Literatur

Bredies/Lorenz, Mathematische Bildverarbeitung, Vieweg, 2011
Wedel/Cremers, Stereo Scene Flow for 3D Motion Analysis, Springer 2011
Handels, Medizinische Bildverarbeitung, Vieweg, 2000
Pratt, Digital Image Processing, Wiley, 2001
Jain, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice Hall, 1989

Modul M0796: Forschungsprojekt in Nachrichten- und Kommunikationstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Master-Studium Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage, mit Mitarbeitern der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht

Modul M0638: Modern Wireless Systems

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Moderne Funksysteme (L0296) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Rainer Grünheid
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Lecture "Digital Communications"
  • Lecture "Advanced Concepts of Wireless Communications"
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Students have an overview of a variety of contemporary wireless systems of different size and complexity. They understand the technical solutions from the perspective of the physical and data link layer. They have developed a system view and are aware of the technical arguments, considering the respective applications and associated constraints. For several examples (e.g., Long Term Evolution, LTE), students are able to explain different concepts in a very deep technical detail.
Fertigkeiten Students have developed a system view. They can transfer their knowledge to evaluate other systems, not discussed in the lecture, and to understand the respective technical solutions. Given specific contraints and technical requirements, students are in a position to make proposals for certain design aspects by an appropriate assessment and the consideration of alternatives.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can jointly elaborate tasks in small groups and present their results in an adequate fashion.

Selbstständigkeit

Students are able to extract necessary information from given literature sources and put it into the perspective of the lecture. They can continuously check their level of expertise with the help of accompanying measures (such as online tests, clicker questions, exercise tasks) and, based on that, to steer their learning process accordingly. They can relate their acquired knowledge to topics of other lectures, e.g., "Digital Communications" and "Advanced Topics of Wireless Communications".

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 40 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0296: Modern Wireless Systems
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Rainer Grünheid
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The lecture gives an overview of contemporary wireless communication concepts and related techniques from a system point of view. For that purpose, different systems, ranging from Wireless Personal to Wide Area Networks, are covered, mainly discussing the physical and data link layer.

Systems under consideration include:
- ZigBee / IEEE 802.15.4
- Bluetooth
- IEEE 802.11 family
- Long Term Evolution (LTE) and LTE Advanced
- WiMAX

A special focus is placed on 4th generation networks; in particular, an in-depth view into the technical principles of the Long Term Evolution (LTE / LTE Advanced ) standard is given, with an emphasis on multiple antenna techniques.

Literatur

John G. Proakis, Masoud Salehi: Digital Communications. 5th Edition, Irwin/McGraw Hill, 2007

Stefani Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker: LTE - The UMTS Long Term Evolution. Second Edition, Wiley, 2011

Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed: Fundamentals of WiMAX. Prentice Hall, 2007


Modul M0836: Communication Networks I - Analysis and Structure

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Analyse und Struktur von Kommunikationsnetzen (L0897) Vorlesung 2 2
Ausgewählte Themen der Kommunikationsnetze (L0899) Problemorientierte Lehrveranstaltung 2 2
Übung Kommunikationsnetze (L0898) Problemorientierte Lehrveranstaltung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Timm-Giel
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Fundamental stochastics
  • Basic understanding of computer networks and/or communication technologies is beneficial
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to describe the principles and structures of communication networks in detail. They can explain the formal description methods of communication networks and their protocols. They are able to explain how current and complex communication networks work and describe the current research in these examples.

Fertigkeiten

Students are able to evaluate the performance of communication networks using the learned methods. They are able to work out problems themselves and apply the learned methods. They can apply what they have learned autonomously on further and new communication networks.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to define tasks themselves in small teams and solve these problems together using the learned methods. They can present the obtained results. They are able to discuss and critically analyse the solutions.

Selbstständigkeit

Students are able to obtain the necessary expert knowledge for understanding the functionality and performance capabilities of new communication networks independently.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Kolloquium
Prüfungsdauer und -umfang 1,5 Stunden Kolloquium mit je drei Prüflingen, also ca. 30 min je Prüfling. Inhalt des Kolloquiums sind die Poster der vorhergehenden Postersession sowie die Lehrinhalte.
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Netze: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0897: Analysis and Structure of Communication Networks
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
  • Skript des Instituts für Kommunikationsnetze
  • Tannenbaum, Computernetzwerke, Pearson-Studium


Further literature is announced at the beginning of the lecture.

Lehrveranstaltung L0899: Selected Topics of Communication Networks
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Maciej Mühleisen
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Example networks selected by the students will be researched on in a PBL course by the students in groups and will be presented in a poster session at the end of the term.
Literatur
  • see lecture
Lehrveranstaltung L0898: Communication Networks Excercise
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Maciej Mühleisen
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Part of the content of the lecture Communication Networks are reflected in computing tasks in groups, others are motivated and addressed in the form of a PBL exercise.
Literatur
  • announced during lecture

Modul M0677: Digital Signal Processing and Digital Filters

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Signalverarbeitung und Digitale Filter (L0446) Vorlesung 3 4
Digitale Signalverarbeitung und Digitale Filter (L0447) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Gerhard Bauch
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematics 1-3
  • Signals and Systems
  • Fundamentals of signal and system theory as well as random processes.
  • Fundamentals of spectral transforms (Fourier series, Fourier transform, Laplace transform)
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen The students know and understand basic algorithms of digital signal processing. They are familiar with the spectral transforms of discrete-time signals and are able to describe and analyse signals and systems in time and image domain. They know basic structures of digital filters and can identify and assess important properties including stability. They are aware of the effects caused by quantization of filter coefficients and signals. They are familiar with the basics of adaptive filters. They can perform traditional and parametric methods of spectrum estimation, also taking a limited observation window into account.
Fertigkeiten The students are able to apply methods of digital signal processing to new problems. They can choose and parameterize suitable filter striuctures. In particular, the can design adaptive filters according to the minimum mean squared error (MMSE) criterion and develop an efficient implementation, e.g. based on the LMS or RLS algorithm.  Furthermore, the students are able to apply methods of spectrum estimation and to take the effects of a limited observation window into account.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students can jointly solve specific problems.

Selbstständigkeit

The students are able to acquire relevant information from appropriate literature sources. They can control their level of knowledge during the lecture period by solving tutorial problems, software tools, clicker system.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0446: Digital Signal Processing and Digital Filters
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Transforms of discrete-time signals:

    • Discrete-time Fourier Transform (DTFT)

    • Discrete Fourier-Transform (DFT), Fast Fourier Transform (FFT)

    • Z-Transform

  • Correspondence of continuous-time and discrete-time signals, sampling, sampling theorem

  • Fast convolution, Overlap-Add-Method, Overlap-Save-Method

  • Fundamental structures and basic types of digital filters

  • Characterization of digital filters using pole-zero plots, important properties of digital filters

  • Quantization effects

  • Design of linear-phase filters

  • Fundamentals of stochastic signal processing and adaptive filters

    • MMSE criterion

    • Wiener Filter

    • LMS- and RLS-algorithm

  • Traditional and parametric methods of spectrum estimation

Literatur

K.-D. Kammeyer, K. Kroschel: Digitale Signalverarbeitung. Vieweg Teubner.

V. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck: Zeitdiskrete Signalverarbeitung. Pearson StudiumA. V.

W. Hess: Digitale Filter. Teubner.

Oppenheim, R. W. Schafer: Digital signal processing. Prentice Hall.

S. Haykin:  Adaptive flter theory.

L. B. Jackson: Digital filters and signal processing. Kluwer.

T.W. Parks, C.S. Burrus: Digital filter design. Wiley.

Lehrveranstaltung L0447: Digital Signal Processing and Digital Filters
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0839: Traffic Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar Traffic Engineering (L0902) Seminar 2 2
Traffic Engineering (L0900) Vorlesung 2 2
Traffic Engineering Übung (L0901) Gruppenübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Timm-Giel
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Fundamentals of communication or computer networks
  • Stochastics
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to describe methods for planning, optimisation and performance evaluation of communication networks.

Fertigkeiten

Students are able to solve typical planning and optimisation tasks for communication networks. Furthermore they are able to evaluate the network performance using queuing theory.

Students are able to apply independently what they have learned to other and new problems. They can present their results in front of experts and discuss them.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit

Students are able to acquire the necessary expert knowledge to understand the functionality and performance of new communication networks independently.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Netze: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0902: Seminar Traffic Engineering
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Selected applications of methods for planning, optimization, and performance evaluation of communication networks, which have been introduced in the traffic engineering lecture are prepared by the students and presented in a seminar.
Literatur
  • U. Killat, Entwurf und Analyse von Kommunikationsnetzen, Vieweg + Teubner
  • further literature announced in the lecture
Lehrveranstaltung L0900: Traffic Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Network Planning and Optimization
• Linear Programming (LP)
• Network planning with LP solvers
• Planning of communication networks
Queueing Theory for Communication Networks
• Stochastic processes
• Queueing systems
• Switches (circuit- and packet switching)
• Network of queues

Literatur

Literatur:
U. Killat, Entwurf und Analyse von Kommunikationsnetzen, Springer
Weitere Literatur wird in der Lehrveranstaltung bekanntgegeben
/
 Literature:
U. Killat, Entwurf und Analyse von Kommunikationsnetzen, Springer
further literature announced in the lecture

Lehrveranstaltung L0901: Traffic Engineering Exercises
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Accompanying exercise for the traffic engineering course

Literatur

Literatur:
U. Killat, Entwurf und Analyse von Kommunikationsnetzen, Springer
Weitere Literatur wird in der Lehrveranstaltung bekanntgegeben / Literature:
U. Killat, Entwurf und Analyse von Kommunikationsnetzen, Springer
further literature announced in the lecture

Modul M0738: Digital Audio Signal Processing

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Audiosignalverarbeitung (L0650) Vorlesung 3 4
Digitale Audiosignalverarbeitung (L0651) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Udo Zölzer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Signals and Systems

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Verfahren und Methoden der digitalen Audiosignalverarbeitung erklären. Sie können die wesentlichen physikalischen Effekte bei der Sprach- und Audiosignalverarbeitung erläutern und in Kategorien einordnen. Sie können einen Überblick der numerischen Methoden und messtechnischen Charakterisierung von Algorithmen zur Audiosignalverarbeitung geben. Sie können die erarbeiteten Algorithmen auf weitere Anwendungen im Bereich der Informationstechnik und Informatik abstrahieren.

Fertigkeiten

The students will be able to apply methods and techniques from audio signal processing in the fields of mobile and internet communication. They can rely on elementary algorithms of audio signal processing in form of Matlab code and interactive JAVA applets. They can study parameter modifications and evaluate the influence on human perception and technical applications in a variety of applications beyond audio signal processing. Students can perform measurements in time and frequency domain in order to give objective and subjective quality measures with respect to the methods and applications.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students can work in small groups to study special tasks and problems and will be enforced to present their results with adequate methods during the exercise.

Selbstständigkeit

The students will be able to retrieve information out of the relevant literature in the field and putt hem into the context of the lecture. They can relate their gathered knowledge and relate them to other lectures (signals and systems, digital communication systems, image and video processing, and pattern recognition). They will be prepared to understand and communicate problems and effects in the field audio signal processing.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 45 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Software und Signalverarbeitung : Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0650: Digital Audio Signal Processing
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Udo Zölzer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction (Studio Technology,  Digital Transmission Systems, Storage Media, Audio Components at Home)

  • Quantization (Signal Quantization, Dither, Noise Shaping, Number Representation)

  • AD/DA Conversion (Methods, AD Converters, DA Converters, Audio Processing Systems, Digital Signal Processors, Digital Audio Interfaces, Single-Processor Systems, Multiprocessor Systems)

  • Equalizers (Recursive Audio Filters, Nonrecursive Audio Filters, Multi-Complementary Filter Bank)

  • Room Simulation (Early Reflections, Subsequent Reverberation, Approximation of Room Impulse Responses)

  • Dynamic Range Control (Static Curve, Dynamic Behavior, Implementation, Realization Aspects)

  • Sampling Rate Conversion (Synchronous Conversion, Asynchronous Conversion, Interpolation Methods)

  • Data Compression (Lossless Data Compression, Lossy Data Compression, Psychoacoustics, ISO-MPEG1 Audio Coding)

Literatur

- U. Zölzer, Digitale Audiosignalverarbeitung, 3. Aufl., B.G. Teubner, 2005.

- U. Zölzer, Digitale Audio Signal Processing, 2nd Edition, J. Wiley & Sons, 2005.


- U. Zölzer (Ed), Digital Audio Effects, 2nd Edition, J. Wiley & Sons, 2011.


 






Lehrveranstaltung L0651: Digital Audio Signal Processing
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Udo Zölzer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Fachmodule der Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik

Die Studierenden werden in dieser Vertiefungsrichtung in den Entwurf von CMOS-Schaltungen und deren Herstellungstechnologie eingeführt. In Lehr-Projekten erwerben sie Kenntnisse und Kompetenzen im Umgang mit den wichtigsten Software-Tools für die Simulation der Schaltungen am Rechner und über deren Strukturierung. Zu den Kompetenzen zählt auch ein solides Verständnis von möglichen Problemen, die die Zuverlässigkeit der Schaltungen gefährden können, und deren Lösungen. Weiterhin erhalten die Studierenden in dem Gebiet der Mikrosystemtechnik Kompetenzen in der Herstellungstechnologie von Mikrosystemen und in der Anwendung von Software zum Design dieser Systeme. Den Studierenden wird so das erforderliche Rüstzeug vermittelt, sowohl anspruchsvolle integrierte Schaltungen als auch Mikrosysteme zu entwickeln und zu innovativen Einheiten zusammenzufügen.

Modul M0578: Integrierte Schaltungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Integrierte Schaltungen (L0207) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Dietmar Schröder
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Halbleiterschaltungstechnik, Technische Informatik, Systemtheorie

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Die Studierenden können die grundlegenden Zusammenhänge von Preis und Performance integrierter Schaltungen anhand von Kenngrößen erläutern. Sie können die Wechselbeziehungen von globalen und lokalen Fertigungstoleranzen, Matching und Mismatch erklären. Sie können beschreiben, was ein hierarchisches System ist und wie man solche Systeme - insbesondere integrierte Schaltungen - entwirft. Die Studierenden können die Bestandteile des Projektmanagements angeben und deren Zweck erläutern.
Fertigkeiten

Die Studierenden können die zu erwartende Abweichung von zwei als gleich entworfenen integrierten Bauelementen berechnen. Sie sind in der Lage, Rauschspektren von Strom und Spannung in elektronischen Netzwerken zu berechnen. Sie können hierarchische elektronische Schaltungen entwerfen und durch Simulation verifizieren. Sie können an einem systematisch geplanten und durchgeführten Projekt sinnvoll teilnehmen und eigene Beiträge zur Erreichung der Projektziele leisten.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Die Studierenden können in einem Projektteam mit den anderen Teammitgliedern sinnvoll und zielgerichtet zusammenarbeiten. Sie respektieren Zeit- und Strukturpläne und andere Projektregeln. Sie sind in der Lage, ihre eigene Arbeit für andere verständlich zu dokumentieren und zu präsentieren. In Diskussionen können sie respektvoll Kritik üben und konstruktiv entgegennehmen.
Selbstständigkeit Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Quellen zu beschaffen und in den Kontext der Aufgabe zu setzen. Sie können sich selbstständig in die Details der Entwurfssoftware einarbeiten und in ihren Schaltungen systematisch auf Fehlersuche gehen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten mündliche Einzelprüfung
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0207: Integrierte Schaltungen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Dietmar Schröder
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Halbleitertechnologien: Preis-Leistungsverhältnis, Performance und Kenngrößen, Mismatch und Rauschen
  • Systementwicklung (Systembegriff, hierarchischer Entwurf)
  • Projektmanagement von Entwicklungsprojekten (Projektplanung, Projektverfolgung, Projektsteuerung)
Literatur

R.J. Baker, CMOS: circuit, design, layout and simulation. IEEE Press, 2010.

F. Daenzer (Ed.)., Systems Engineering. Verlag Industrielle Organisation, 1986.

M. Burghardt, Projektmanagement. Siemens, 1993.

Modul M0643: Optoelectronics I - Wave Optics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optoelektronik I: Wellenoptik (L0359) Vorlesung 2 3
Optoelektronik I: Wellenoptik (Übung) (L0361) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Eich
Zulassungsvoraussetzungen

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in electrodynamics, calculus


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the fundamental mathematical and physical relations of freely propagating optical waves.
They can give an overview on wave optical phenomena such as diffraction, reflection and refraction, etc. 
Students can describe waveoptics based components such as electrooptical modulators in an application oriented way.



Fertigkeiten

Students can generate models and derive mathematical descriptions in relation to free optical wave propagation.
They can derive approximative solutions and judge factors influential on the components' performance.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can jointly solve subject related problems in groups. They can present their results effectively within the framework of the problem solving course.


Selbstständigkeit

Students are capable to extract relevant information from the provided references and to relate this information to the content of the lecture. They can reflect their acquired level of expertise with the help of lecture accompanying measures such as exam typical exam questions. Students are able to connect their knowledge with that acquired from other lectures.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 40 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0359: Optoelectronics I: Wave Optics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction to optics
  • Electromagnetic theory of light
  • Interference
  • Coherence
  • Diffraction
  • Fourier optics
  • Polarisation and Crystal optics
  • Matrix formalism
  • Reflection and transmission
  • Complex refractive index
  • Dispersion
  • Modulation and switching of light
Literatur

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley 2007 
Hecht, E., Optics, Benjamin Cummings, 2001
Goodman, J.W. Statistical Optics, Wiley, 2000
Lauterborn, W., Kurz, T., Coherent Optics: Fundamentals and Applications, Springer, 2002

Lehrveranstaltung L0361: Optoelectronics I: Wave Optics (Problem Solving Course)
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics
Literatur

see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics

Modul M0925: Design of Highly Complex Integrated Systems and CAD Tools

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
CAD-Werkzeuge (L0698) Vorlesung 2 3
Design von hochkomplexen integrierten Systemen (L0699) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Volkhard Klinger
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 40 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0698: CAD Tools
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Volkhard Klinger
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L0699: Design of Highly Complex Integrated Systems
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Volkhard Klinger
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
Literatur

Modul M0747: Microsystem Design

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrosystementwurf (L0683) Vorlesung 2 3
Mikrosystementwurf (L0684) Laborpraktikum 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Kasper
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematical Calculus, Linear Algebra, Microsystem Engineering

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students know about the most important and most common simulation and design methods used in microsystem design. The scientific background of finite element methods and the basic theory of these methods are known.

Fertigkeiten

Students are able to apply simulation methods and commercial simulators in a goal oriented approach to complex design tasks. Students know to apply the theory in order achieve estimates of expected accuracy and can judge and verify the correctness of results. Students are able to develop a design approach even if only incomplete information about material data or constraints are available. Student can make use of approximate and reduced order models in a preliminary design stage or a system simulation.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to solve specific problems alone or in a group and to present the results accordingly. Students can develop and explain their solution approach and subdivide the design task to subproblems which are solved separately by group members.

Selbstständigkeit

Students are able to acquire particular knowledge using specialized literature and to integrate and associate this knowledge with other fields.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang halbstündig
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0683: Microsystem Design
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Finite difference methods

Approximation error

Finite element method

Order of convergence

Error estimation, mesh refinement

Makromodeling

Reduced order modeling

Black-box models

System identification

Multi-physics systems

System simulation

Levels of simulation, network simulation

Transient problems

Non-linear problems

Introduction to Comsol

Application to thermal, electric, electromagnetic, mechanical and fluidic problems

Literatur

M. Kasper: Mikrosystementwurf, Springer (2000)

S. Senturia: Microsystem Design, Kluwer (2001)

Lehrveranstaltung L0684: Microsystem Design
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Manfred Kasper
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0761: Halbleitertechnologie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Halbleitertechnologie (L0722) Vorlesung 4 5
Halbleitertechnologie (L0723) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Hoc Khiem Trieu
Zulassungsvoraussetzungen

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen in Physik, Chemie, Werkstoffen und Halbleiterbauelemente

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen


Die Studierenden können

     die aktuellen Herstellungsmethoden für Si- und GaAs- Substrate beschreiben und erklären,

     die wesentlichen Prozesse, ihre Abfolge und Auswirkungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und hochintegrierten Schaltungen erläutern und

     integrierte Prozessabläufe darstellen.


Fertigkeiten


Studierende sind in der Lage,

     eine Analyse der Einflüsse von Prozessparametern auf die Prozessierung durchzuführen,

     Prozesse auszuwählen und zu bewerten sowie

          Prozessfolgen für die Herstellung von Halbleiterbauelementen zu entwerfen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz


Studierende können in Gruppen Versuche planen, durchführen sowie die Ergebnisse präsentieren und vor anderen vertreten.


Selbstständigkeit

Keine

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 126, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 7
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0722: Halbleitertechnologie
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 5
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 94, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Einführung (historische Betrachtung und Trends in der Mikroelektronik)
  • Werkstoffgrundlagen (Halbleiter, Kristalle, Miller-Indizes, Kristallfehler)
  • Kristallherstellung (Kristallzucht für Si und GaAs: Verunreinigungen, Reinigung, Czochralski-, Bridgeman- und Zonenschmelz-Verfahren)
  • Waferherstellung (Prozessabfolge, Parameter, SOI)
  • Prozessgrundlagen
  • Dotierung (Bändermodell, Dotierung, Dotierung durch Legieren, Dotierung durch Diffusion: Transportprozesse, Dotierungsprofile, Effekte höherer Ordnung und Prozesstechnik, Ionenimplantation: Theorie, Implantationsprofile, Channeling, Implantationsschäden, Ausheilprozesse und Anlagentechnik)

  • Oxidation (Siliziumdioxid: Struktur, elektrische Eigenschaften und Ladungen im Oxid, thermische Oxidation: Reaktionen, Kinetik, Einflüsse auf Wachstumsrate und Prozess- und Anlagentechnik, anodische Oxidation, Plasmaoxidation, thermische Oxidation von GaAs)

  • Abscheideverfahren (Theorie: Keimbildung, Schichtwachstum und Strukturzonenmodell, Wachstumsprozess, Reaktionskinetik, Temperatureinfluss und Reaktorbau; Epitaxie: Gasphasen-, Flüssigphasen-, Molekularstrahl-Epitaxie; CVD-Verfahren: APCVD, LPCVD, Abscheidung von Metallsiliziden, PECVD und LECVD; Grundlagen des Plasma, Anlagentechnik, PVD-Verfahren: Hochvakuum-Aufdampfen, Kathodenzerstäuben)

  • Strukturierungsverfahren (subtraktive Verfahren, Photolithographie: Lackeigenschaften, Belichtungsverfahren, Kontakt-, Abstand- und Projektionsbelichtung, Auflösungsgrenze, Probleme in der Praxis und Belichtungseinrichtungen, additive Verfahren: Abhebetechnik und galvanische Abscheidung, Auflösungsverbesserung: Excimerlaser-Lichtquelle, Immersions- und Phasenkontrast-Lithographie, Elektronenstrahl-Lithographie, Röntgen-Lithographie, EUV-Lithographie, Ionenstrahl-Lithographie, nasschemisches Ätzen: isotrop und anisotrop, Eckenunterätzung, Kompensationsmasken und Ätzstoppverfahren; Trockenätzen: plasmaunterstütztes Ätzen, Rücksputtern, Ionenätzen, chemisches Trockenätzen, RIE, Seitenwandpassivierung)

  • Prozess-Integration (CMOS-Prozess, Bipolar-Prozess)
  • Aufbau- und Verbindungstechnik (Integrationshierarchien, Gehäuse, Chip-on-Board, Chip-Montagetechnik, Verbindungstechniken: Drahtbonden, TAB und Flipchip-Technik, Waferlevel-Package, 3D-Stacking)

 

Literatur

S.K. Ghandi: VLSI Fabrication principles – Silicon and Gallium Arsenide, John Wiley & Sons

S.M. Sze: Semiconductor Devices – Physics and Technology, John Wiley & Sons

U. Hilleringmann: Silizium-Halbleitertechnologie, Teubner Verlag

H. Beneking: Halbleitertechnologie – Eine Einführung in die Prozeßtechnik von Silizium und III-V-Verbindungen, Teubner Verlag

K. Schade: Mikroelektroniktechnologie, Verlag Technik Berlin

S. Campbell: The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, Oxford University Press

P. van Zant: Microchip Fabrication – A Practical Guide to Semiconductor Processing, McGraw-Hill

Lehrveranstaltung L0723: Halbleitertechnologie
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0800: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0802) Vorlesung 2 3
Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (L0803) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Numerische Verfahren der elektromagnetischen Feldberechnung spielen eine zunehmend wichtigere Rolle in der Elektrotechnik, zum Beispiel im Bereich der Antennenentwicklung oder bei der Analyse elektromagnetischer Verträglichkeitsprobleme (EMV). Die grundlegenden Prinzipien der wichtigen Verfahren, die heute in der Praxis in Gebrauch sind, werden erläutert. Es stellt sich heraus, das jedes Verfahren Schwächen und Vorteile in der Anwendung hat. Die Studierenden sollen beurteilen zu können, welche Methode jeweils vorteilhaft einzusetzen ist, bzw. ob eine Anwendung auf die bestimmte Problemstellungen überhaupt möglich ist.

Fertigkeiten

Die Studierenden können basierend auf dem Funktionsprinzip des jeweiligen numerischen Verfahrens diskretisierte Modelle erstellen, und zwar unter  Beachtung der elektrischen Größe und der zu berücksichtigenden geometrischen Komplexität. Sie wissen, wie der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Gitterelemente (Oberflächensegmente, Zellen), dem sich daraus ergebenden erforderlichen Speicherplatzbedarf und der Rechenzeit ist. Sie kennen die Anforderungen der jeweiligen Verfahren zur Erzielung konvergenter Resultate und lernen erzielte Resultate mit einer Vielzahl von Möglichkeiten zu validieren. Dabei können sie unterscheiden zwischen Methoden, die im Zeitbereich, im Frequenzbereich oder in der Elektrostatik einzusetzen sind. Weiterhin kennen die Studierenden die  Vorteile, Möglichkeiten  und Einschränkungen oberflächenbasierter und volumenbasierter Verfahren.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In  Übungen können die Studierenden in kleinen Gruppen das Rechenprogramm CONCEPT-II anwenden, das auf einem der bekanntesten numerische Verfahren, der sogenannten Momentenmethode,  basiert und das sich in laufender Entwicklung am Institut für Theoretische Elektrotechnik befindet.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage Ihren Wissenstand über die praktisch angewendeten numerischen Verfahren allgemein in der Elektrotechnik einzusetzen bzw. mit anderen Lehrveranstaltungen zu verknüpfen. Auf Grundlage der Einführung in der Vorlesung sind sie in der Lage, sich weitergehende vertiefende Informationen aus der angegebenen Literatur zu beschaffen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0802: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Lehrveranstaltung L0803: Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Heinz-Dietrich Brüns
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

-Kurze und vertiefende Wiederholung wichtiger Felder aus dem Bereich der theoretischen Elektrotechnik
-Einführung in den Methode der finiten Differenzen mit Schwerpunkt auf elektrostatische Applikationen und in das Ersatzladungsverfahren
-Grundlegendes  zur Randwertmethode in der Elektrostatik (BEM)
-Das Hygensprinzip, Magnetströme in der numerischen Praxis
-FDTD, FIT (Finite Inegrationstechnik) als wichtige Vertreter der verfahren, die im Zeitbereich arbeiten
-Finite Elemente Methode  (FEM)
-Die Momentenmethode (MoM) im Frequenzbereich
-TLM im Zeitbereich
-Möglichkeiten zu Validierung numerischer Lösungen
-Einsatz von Hybridverfahren für bestimmte Problembereiche

Literatur

Allen Tavlove, Susan C. Hagness: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference
Time-Domain Method, Artech House Inc., 2005

Walton C. Gibson: The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC

Ianming Jin: The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, Inc.,
second edition, 2002

Pei-bai Zhou: Numerical Analysis of Electromagnetic Fields, Springer-Verlag, 1993

C. Christopoulos: The Transmission-Line Modeling (TLM) Method in Electromagnetics,
Morgan&Claypool Publishers, 2006

Modul M0919: Praktischer Schaltungsentwurf analog und digital

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praktischer Schaltungsentwurf analog (L0692) Laborpraktikum 2 3
Praktischer Schaltungsentwurf digital (L0694) Laborpraktikum 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Wolfgang Krautschneider
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundkenntnisse von Halbleiterbauelementen und in der Halbleiterschaltungstechnik
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the structure and philosophy of the software framework for circuit design.
  • Students can determine all necessary input parameters for circuit simulation.
  • Students know the basics physics of the analog behavior.
  • Students are able to explain the functions of the logic gates of their digital design.
  • Students can explain the algorithms of checking routines.
  • Students are able to select the appropriate transistor models for fast and accurate simulations.


Fertigkeiten
  • Students can activate and execute all necessary checking routines for verification of proper circuit functionality.
  • Students are able to run the input desks for definition of their electronic circuits.
  • Students can define the specifications of the electronic circuits to be designed.
  • Students can optimize the electronic circuits for low-noise and low-power.
  • Students can develop analog circuits for mobile medical applications.
  • Students can define the building blocks of digital systems.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students are trained to work through complex circuits in teams.
  • Students are able to share their knowledge for efficient design work.
  • Students can help each other to understand all the details and options of the design software.
  • Students are aware of their limitations regarding circuit design, so they do not go ahead, but they involve experts when required.
  • Students can present their design approaches for easy checking by more experienced experts.


Selbstständigkeit
  • Students are able to realistically judge the status of their knowledge and to define actions for improvements when necessary.
  • Students can break down their design work in sub-tasks and can schedule the design work in a realistic way.
  • Students can handle the complex data structures of their design task and document it in consice but understandable way.
  • Students are able to judge the amount of work for a major design project.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0692: Praktischer Schaltungsentwurf analog
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Input desk for circuits
  • Algorithms for simulation
  • MOS transistor model
  • Simulation of analog circuits
  • Placement and routing     
  • Generation of layouts
  • Design checking routines
  • Postlayout simulations



Literatur Handouts to be distributed
Lehrveranstaltung L0694: Praktischer Schaltungsentwurf digital
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Definition of specifications
  • Architecture studies
  • Digital simulation flow
  • Philosophy of standard cells
  • Placement and routing of standard cells
  • Layout generation
  • Design checking routines


Literatur Handouts will be distributed

Modul M0918: Grundlagen des IC-Entwurfes

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Grundlagen des IC-Entwurfes (L0766) Vorlesung 2 3
Grundlagen des IC-Entwurfes (L1057) Laborpraktikum 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Wolfgang Krautschneider
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundlagen der Elektrotechnik und von elektronischen Bauelementen sowie Schaltkreisen
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Studierende können die Grundstruktur des Schaltkreissimulationsprogrammes SPICE erklären.
  • Studierende sind in der Lage, die Unterschiede zwischen den verschiedenen MOS-Transistormodellen des Programmes SPICE zu erläutern
  • Studierende können die verschiedenen Konzepte für die Hardware-Realisation von elektronischen Schaltungen angeben.
  • Studierende können Konzepte zum Design for Testability erläutern.
  • Studierende sind in der Lage, Modelle zur Berechnung der Zuverlässigkeit elektronischer Schaltkreise zu diskutieren.


Fertigkeiten
  • Studierende können Eingabedaten für das Schaltkreissimulationsprogramm SPICE bestimmen.
  • Studierende sind in der Lage, die jeweils geeigneten MOS-Modellansätze für die Schaltkreissimulation auszuwählen.
  • Studierende das Kosten-Nutzen-Verhältnis unterschiedlicher Designansätze bestimmen.
  • Studierende können Losgrößen und Kosten für Zuverlässigkeitsanalysen bestimmen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Studierende können Designstudien gemeinsam mit einem oder mehreren Partnern erstellen.
  • Studierende können selbständig entscheiden, welche Designmethodik für ein gegebenes Problem am effektivsten zu einer Lösung führt.
  • Studierende können die Arbeitspakete für Designteams angeben.


Selbstständigkeit
  • Studierende sind fähig, die Stärken und Schwächen ihrer Designarbeit eigenständig einzuschätzen.
  • Studierende sind in der Lage, alle für den gesamten Designfluss erforderlichen Tools in geeigneter Weise zusammenzustellen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 40 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Elektrotechnik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0766: Grundlagen des IC-Entwurfes
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Circuit-Simulator SPICE 
  • SPICE-Modelle für MOS-Transistoren
  • IC-Entwurf
  • Technologischer Aufbau von MOSFET-Schaltungen
  • Standardzellenentwurf
  • Gate-Array-Entwurf
  • Beispiele für Realisierungen von ASICs im Institut für Nanoelektronik
  • Zuverlässigkeit integrierter Schaltungen
  • Testen von integrierten Schaltkreisen
Literatur

R. J. Baker, „CMOS-Circuit Design, Layout, and Simulation“, Wiley & Sons, IEEE Press, 2010 

X. Liu, VLSI-Design Methodology Demystified; IEEE, 2009

N. Van Helleputte, J. M. Tomasik, W. Galjan, A. Mora-Sanchez, D. Schroeder, W. H. Krautschneider, R. Puers, A flexible system-on-chip (SoC) for biomedical signal acquisition and processing, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 142, p. 361-368, 2008.


Lehrveranstaltung L1057: Grundlagen des IC-Entwurfes
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Wolfgang Krautschneider
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0930: Semiconductor Seminar

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Halbleiterseminar (L0760) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Dr. Dietmar Schröder
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Bachelor of Science

Semiconductors

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Students can explain the most important facts and relationships of a specific topic from the field of semiconductors.
Fertigkeiten

Students are able to compile a specified topic from the field of semiconductors and to give a clear, structured and comprehensible presentation of the subject. They can comply with a given duration of the presentation. They can write in English a summary including illustrations that contains the most important results, relationships and explanations of the subject.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Students are able to adapt their presentation with respect to content, detailedness, and presentation style to the composition and previous knowledge of the audience. They can answer questions from the audience in a curt and precise manner.
Selbstständigkeit Students are able to autonomously carry out a literature research concerning a given topic. They can independently evaluate the material. They can self-reliantly decide which parts of the material should be included in the presentation.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten Vortrag + 5-10 Minuten Diskussion + 2 Seiten schriftliche Zusammenfassung
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0760: Semiconductor Seminar
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Dietmar Schröder, Prof. Manfred Kasper, Prof. Wolfgang Krautschneider, Prof. Manfred Eich, Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Prepare, present, and discuss talks about recent topics from the field of semiconductors. The presentations must be given in English.

Evaluation Criteria:

  • understanding of subject, discussion, response to questions
  • structure and logic of presentation (clarity, precision)
  • coverage of the topic, selection of subjects presented
  • linguistic presentation (clarity, comprehensibility)
  • visual presentation (clarity, comprehensibility)
  • handout (see below)
  • compliance with timing requirement.

Handout:
Before your presentation, it is mandatory to distribute a printed
handout (short abstract) of your presentation in English language. This must be no
longer than two pages A4, and include the most important results,
conclusions, explanations and diagrams.

Literatur

Aktuelle Veröffentlichungen zu dem gewählten Thema

Modul M0935: Mikrocontrollerschaltungen: Realisierung in Hard- und Software

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software (L0087) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Siegfried Rump
Zulassungsvoraussetzungen keine.
Empfohlene Vorkenntnisse Vorlesung Rechnerarchitekturen
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Aufbau und Funktionsweise einer verbreiteten Mikrocontrollerfamilie erklären.

Sie besitzen Einblick in die inneren Abläufe einer CPU und können damit Hochsprachenkonstrukte und Algorithmen in maschinennahe Anweisungen überführen.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ohne wesentliche Zuhilfenahme von Sekundärquellen Digitalschaltungen mit analogen Komponenten zu entwerfen, auszulegen und zu nutzen.

Ebenso können sie selbsterstellte Hardware durch hardwarenahe Programmierung in Betrieb nehmen und von dieser programmgesteuerte und/ oder interaktiv gestellte Aufgaben bearbeiten sowie Ergebnisse geeignet ausgeben.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Regelmäßig werden die gestellten Aufgaben in Zweiergruppen bearbeitet. Die Teilnehmer können eine Aufteilung von Teilaufgaben untereinander unter Vereinbarung von Schnittstellen und Kontaktpunkten vornehmen und

ihre gemeinsam erarbeiteten Ergebnisse in einem Fachvortrag präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, geeignete online-verfügbare Quellen, vor allem von Herstellern verwendeter Komponenten, auszuwählen, zu erschließen, zu bewerten und von dort stammende Erkenntnisse sinnvoll in ihr Projekt einfließen zu lassen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten + Disputation
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0087: Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Siegfried Rump
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Im Rahmen dieses Seminars soll zunächst eine Hardwareumgebung für einen gängigen 8-bit Microcontroller (ATMEL ATmega-Serie) erstellt werden, die sowohl den Betrieb des Controllers als auch die Programmierung desselben von einem Standard-PC aus unterstützt. Die Schaltung soll mit Programmen in Assembler- und Hochsprache in Betrieb genommen werden.

Prüfungsleistung: schriftliche Ausarbeitung und Vortrag

Literatur

Modul M0644: Optoelectronics II - Quantum Optics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optoelektronik II: Quantenoptik (L0360) Vorlesung 2 3
Optoelektronik II: Quantenoptik (Übung) (L0362) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Manfred Eich
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic principles of electrodynamics, optics and quantum mechanics

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can explain the fundamental mathematical and physical relations of quantum optical phenomena such as absorption, stimulated and spontanous emission. They can describe material properties as well as technical solutions. They can give an overview on quantum optical components in technical applications.

Fertigkeiten

Students can generate models and derive mathematical descriptions in relation to quantum optical phenomena and processes. They can derive approximative solutions and judge factors influential on the components' performance.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can jointly solve subject related problems in groups. They can present their results effectively within the framework of the problem solving course.


Selbstständigkeit

Students are capable to extract relevant information from the provided references and to relate this information to the content of the lecture. They can reflect their acquired level of expertise with the help of lecture accompanying measures such as exam typical exam questions. Students are able to connect their knowledge with that acquired from other lectures.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 40 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0360: Optoelectronics II: Quantum Optics
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Generation of light
  • Photons
  • Thermal and nonthermal light
  • Laser amplifier
  • Noise
  • Optical resonators
  • Spectral properties of laser light
  • CW-lasers (gas, solid state, semiconductor)
  • Pulsed lasers
Literatur

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley 2007
Demtröder, W., Laser Spectroscopy: Basic Concepts and Instrumentation, Springer, 2002
Kasap, S.O., Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice Hall, 2001
Yariv, A., Quantum Electronics, Wiley, 1988
Wilson, J., Hawkes, J., Optoelectronics: An Introduction, Prentice Hall, 1997, ISBN: 013103961X
Siegman, A.E., Lasers, University Science Books, 1986

Lehrveranstaltung L0362: Optoelectronics II: Quantum Optics (Problem Solving Course)
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Manfred Eich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics
Literatur

see lecture Optoelectronics 1 - Wave Optics

Modul M0768: Microsystems Technology in Theory and Practice

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrosystemtechnologie (L0724) Vorlesung 2 4
Mikrosystemtechnologie (L0725) Problemorientierte Lehrveranstaltung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Hoc Khiem Trieu
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in physics, chemistry, mechanics and semiconductor technology

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able

     to present and to explain current fabrication techniques for microstructures and especially methods for the fabrication of microsensors and microactuators, as well as the integration thereof in more complex systems

     to explain in details operation principles of microsensors and microactuators and

     to discuss the potential and limitation of microsystems in application.


Fertigkeiten

Students are capable

     to analyze the feasibility of microsystems,

     to develop process flows for the fabrication of microstructures and

     to apply them.




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz


Students are able to prepare and perform their lab experiments in team work as well as to present and discuss the results in front of audience.


Selbstständigkeit

None

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0724: Microsystems Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 92, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction (historical view, scientific and economic relevance, scaling laws)
  • Semiconductor Technology Basics, Lithography (wafer fabrication, photolithography, improving resolution, next-generation lithography, nano-imprinting, molecular imprinting)
  • Deposition Techniques (thermal oxidation, epitaxy, electroplating, PVD techniques: evaporation and sputtering; CVD techniques: APCVD, LPCVD, PECVD and LECVD; screen printing)
  • Etching and Bulk Micromachining (definitions, wet chemical etching, isotropic etch with HNA, electrochemical etching, anisotropic etching with KOH/TMAH: theory, corner undercutting, measures for compensation and etch-stop techniques; plasma processes, dry etching: back sputtering, plasma etching, RIE, Bosch process, cryo process, XeF2 etching)
  • Surface Micromachining and alternative Techniques (sacrificial etching, film stress, stiction: theory and counter measures; Origami microstructures, Epi-Poly, porous silicon, SOI, SCREAM process, LIGA, SU8, rapid prototyping)
  • Thermal and Radiation Sensors (temperature measurement, self-generating sensors: Seebeck effect and thermopile; modulating sensors: thermo resistor, Pt-100, spreading resistance sensor, pn junction, NTC and PTC; thermal anemometer, mass flow sensor, photometry, radiometry, IR sensor: thermopile and bolometer)
  • Mechanical Sensors (strain based and stress based principle, capacitive readout, piezoresistivity,  pressure sensor: piezoresistive, capacitive and fabrication process; accelerometer: piezoresistive, piezoelectric and capacitive; angular rate sensor: operating principle and fabrication process)
  • Magnetic Sensors (galvanomagnetic sensors: spinning current Hall sensor and magneto-transistor; magnetoresistive sensors: magneto resistance, AMR and GMR, fluxgate magnetometer)
  • Chemical and Bio Sensors (thermal gas sensors: pellistor and thermal conductivity sensor; metal oxide semiconductor gas sensor, organic semiconductor gas sensor, Lambda probe, MOSFET gas sensor, pH-FET, SAW sensor, principle of biosensor, Clark electrode, enzyme electrode, DNA chip)
  • Micro Actuators, Microfluidics and TAS (drives: thermal, electrostatic, piezo electric and electromagnetic; light modulators, DMD, adaptive optics, microscanner, microvalves: passive and active, micropumps, valveless micropump, electrokinetic micropumps, micromixer, filter, inkjet printhead, microdispenser, microfluidic switching elements, microreactor, lab-on-a-chip, microanalytics)
  • MEMS in medical Engineering (wireless energy and data transmission, smart pill, implantable drug delivery system, stimulators: microelectrodes, cochlear and retinal implant; implantable pressure sensors, intelligent osteosynthesis, implant for spinal cord regeneration)
  • Design, Simulation, Test (development and design flows, bottom-up approach, top-down approach, testability, modelling: multiphysics, FEM and equivalent circuit simulation; reliability test, physics-of-failure, Arrhenius equation, bath-tub relationship)
  • System Integration (monolithic and hybrid integration, assembly and packaging, dicing, electrical contact: wire bonding, TAB and flip chip bonding; packages, chip-on-board, wafer-level-package, 3D integration, wafer bonding: anodic bonding and silicon fusion bonding; micro electroplating, 3D-MID)


Literatur

M. Madou: Fundamentals of Microfabrication, CRC Press, 2002

N. Schwesinger: Lehrbuch Mikrosystemtechnik, Oldenbourg Verlag, 2009

T. M. Adams, R. A. Layton:Introductory MEMS, Springer, 2010

G. Gerlach; W. Dötzel: Introduction to microsystem technology, Wiley, 2008

Lehrveranstaltung L0725: Microsystems Technology
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Hoc Khiem Trieu
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0797: Forschungsprojekt in Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Master-Studium Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind in der Lage, mit Mitarbeitern der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht

Modul M0781: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0770) Vorlesung 3 4
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0771) Gruppenübung 1 1
EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme (L0774) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Signalintegrität und der Güte der Spannungsversorgung (Powerintegrität) elektronischer Systeme erklären und in den Kontext des störungsfreien Aufbaus bzw. der elektromagnetischen Verträglichkeit solcher Systeme setzen. Sie können das prinzipielle Verhalten von Signalen und Spannungsversorgung vor dem Hintergrund der typischen Aufbau- und Verbindungstechnik erläutern.  Sie können Lösungsstrategien für Probleme der Signal- und Powerintegrität vorschlagen und beschreiben. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Charakterisierung der Signal- und Powerintegrität in der elektrotechnischen Praxis geben.


Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Modellbildung zur Beschreibung des elektromagnetischen Verhaltens typischer Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme anwenden. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf die Signal- und Powerintegrität vorhersagen, können diese klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Lösungsstrategien aus diesen Vorhersagen ableiten und für die Anwendung in der elektrotechnischen Praxis dimensionieren. Sie können verschiedene Lösungsstrategien gegeneinander abwägen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren (z.B. während der CAD-Übungen).


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik, Nachrichtentechnik und Halbleiterschaltungstechnik) verknüpfen. Sie können Probleme und Lösungen im Bereich der Signal- und Powerintegrität der Aufbau- und Verbindungstechnik auf Englisch kommunizieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30-60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0770: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Die Rolle von Packages und Interconnects in elektronischen Systemen

- Komponenten der Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme

- Hauptziele und Konzepte der Signal- und Powerintegrität elektronischer Systeme

- Wiederholung relevanter Konzepte der elektromagnetischen Feldtheorie

- Eigenschaften digitaler Signale und Systeme

- Entwurf und Charakterisierung der Signalintegrität

- Entwurf und Charakterisierung der Spannungsversorgung

- Techniken und Geräte zur Messung in Zeit- und Frequenzbereich

- CAD-Werkzeuge für elektrische Analyse und Entwurf von Packages und Interconnects

- Bezug zur gesamten elektromagnetischen Verträglichkeit von elektronischen Systemen


Literatur

- J. Franz, "EMV: Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen", Springer (2012)

- R. Tummala, "Fundamentals of Microsystems Packaging", McGraw-Hill (2001)

- S. Ramo, J. Whinnery, T. Van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley (1994)

- S. Thierauf, "Understanding Signal Integrity", Artech House (2010)

- M. Swaminathan, A. Engin, "Power Integrity Modeling and Design for Semiconductors and Systems", Prentice-Hall (2007)


Lehrveranstaltung L0771: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0774: EMV II: Signalintegrität und Spannungsversorgung elektronischer Systeme
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Schuster
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- Die Rolle von Packages und Interconnects in elektronischen Systemen

- Komponenten der Aufbau- und Verbindungstechnik elektronischer Systeme

- Hauptziele und Konzepte der Signal- und Powerintegrität elektronischer Systeme

- Wiederholung relevanter Konzepte der elektromagnetischen Feldtheorie

- Eigenschaften digitaler Signale und Systeme

- Entwurf und Charakterisierung der Signalintegrität

- Entwurf und Charakterisierung der Spannungsversorgung

- Techniken und Geräte zur Messung in Zeit- und Frequenzbereich

- CAD-Werkzeuge für elektrische Analyse und Entwurf von Packages und Interconnects

- Bezug zur gesamten elektromagnetischen Verträglichkeit von elektronischen Systemen


Literatur

- J. Franz, "EMV: Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen", Springer (2012)

- R. Tummala, "Fundamentals of Microsystems Packaging", McGraw-Hill (2001)

- S. Ramo, J. Whinnery, T. Van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley (1994)

- S. Thierauf, "Understanding Signal Integrity", Artech House (2010)

- M. Swaminathan, A. Engin, "Power Integrity Modeling and Design for Semiconductors and Systems", Prentice-Hall (2007)


Fachmodule der Vertiefung Regelungs- und Energietechnik

Diese Vertiefungsrichtung bietet den Studierenden eine breite Modulpalette mit Bezug zu verschiedenen regelungs- sowie energietechnischen Konzepten, Prozessmess- und
-automatisierungstechnik, Robotik, Kommunikationsnetzen sowie Methoden der digitalen Signalverarbeitung. 

Die Studierenden werden einerseits in die Lage versetzt, komplexe dynamische Systeme wie Elektroenergiesysteme zu analysieren, zu modellieren und zu simulieren. Sie erhalten andererseits fundierte Kenntnisse über vielfältige Verfahren, komplexe Systeme zu überwachen, zu steuern und zu regeln und ihr dynamisches Verhalten zielgerichtet zu beeinflussen. Darüber hinaus werden ausführliche Kenntnisse zu modernen Informationssystemen der elektrischen Energietechnik und Smart Grids vermittelt.

Im Ergebnis verfügen die Studierenden über das Rüstzeug, moderne Regelungs- und elektrische Energiesysteme ganzheitlich zu analysieren, zu entwerfen und zu optimieren. Die erworbenen Kompetenzen sind angesichts wachsender Digitalisierung und Automatisierung in vielen Industriezweigen sowie einer nachhaltigen elektrischen Energieversorgung von zentraler Bedeutung in Industrie und Forschung.

Modul M0692: Approximation und Stabilität

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Approximation und Stabilität (L0487) Vorlesung 2 3
Approximation und Stabilität (L0489) Seminar 1 2
Approximation und Stabilität (L0488) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Marko Lindner
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Lineare Algebra: lin. Gleichungssystem, lin. Ausgleichsproblem, Eigenwerte, Singulärwerte
  • Analysis: Folgen, Reihen, Differential- und Integralrechnung
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können

  • funktionalanalytische Grundlagen (Hilbertraum, Operatoren) skizzieren und gegenüberstellen
  • Approximationsverfahren benennen und verstehen
  • Stabilitätsresultate angeben
  • spektrale Größen, Konditionszahlen, Regularisierungsmethoden diskutieren
Fertigkeiten

Die Studierenden können

  • funktionalanalytische Grundlagen (Hilbertraum, Operatoren) anwenden,
  • Approximationsverfahren anwenden,
  • Stabilitätsresultate anwenden,
  • spektrale Größen berechnen,
  • Regularisierungsmethoden anwenden


 
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und ihre Ergebnisse in geeigneter Weise vor der Gruppe präsentieren (z.B. als Seminarvortrag).

Selbstständigkeit
  • Studierende können eigenständig ihr Verständnis mathematischer Konzepte überprüfen, noch offene Fragen auf den Punkt bringen und sich gegebenenfalls gezielt Hilfe holen.
  • Studierende haben eine genügend hohe Ausdauer entwickelt, um auch über längere Zeiträume an schwierigen Problemstellungen zu arbeiten.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0487: Approximation und Stabilität
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Es geht um die Lösung folgender Grundprobleme der linearen Algebra

  • lineare Gleichungssysteme,
  • lineare Ausgleichsprobleme,
  • Eigenwertprobleme

in Funktionenräumen (d.h. in Vektorräumen mit unendlicher Dimension) durch stabile Approximation des Problems in einem Raum mit endlicher Dimension.


Ablauf:

  • Crashkurs Hilbertraum: Metrik, Norm, Skalarprodukt, Vollständigkeit
  • Crashkurs Operatoren: Beschränktheit, Norm, Kompaktheit, Projektoren
  • gleichmäßige vs. starke Konvergenz, Approximationsverfahren
  • Anwendbarkeit / Stabilität von Approx.verfahren, Satz von Polski
  • Galerkinverfahren, Kollokation, Splineinterpolation, Abschneideverfahren
  • Faltungs- und Toeplitzoperatoren
  • Crashkurs C*-Algebren
  • Konvergenz von Konditionszahlen
  • Konvergenz spektraler Größen: Spektrum, Eigenwerte, Singulärwerte, Pseudospektrum
  • Regularisierungsverfahren (truncated SVD, Tichonov)
Literatur
  • R. Hagen, S. Roch, B. Silbermann: C*-Algebras in Numerical Analysis
  • H. W. Alt: Lineare Funktionalanalysis
  • M. Lindner: Infinite matrices and their finite sections
Lehrveranstaltung L0489: Approximation und Stabilität
Typ Seminar
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0488: Approximation und Stabilität
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Marko Lindner
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0835: Humanoide Robotik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Humanoide Robotik (L0663) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse


  • Grundlagen der Regelungstechnik
  • Control systems theory and design
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Die Studierenden können Eigenschaften der humanoiden Robotik nennen und erläutern.
  • Die Studierenden können Regelkonzepte für verschiedene Aufgaben der Humanoiden Robotik anwenden.
Fertigkeiten
  • Die Studierenden erarbeiten sich neues Wissen zu ausgewählten Aspekten der humanoiden Robotik aus ausgewählten Literaturquellen.
  • Die Studierenden abstrahieren und fassen die Inhalte zusammen, um sie den anderen Teilnehmern zu präsentieren.
  • Die Studierenden üben gemeinsam  Erstellung und Halten einer Präsentation 



Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Die Studierenden können in fachlich gemischten Teams gemeinsame Lösungen entwickeln und diese vor anderen vertreten.
  • Sie sind in der Lage angemessenes Feedback zu geben und mit Rückmeldungen zu ihren eigenen Leistungen konstruktiv umzugehen.


Selbstständigkeit
  • Die Studierenden bewerten selbständig Vor- und Nachteile von Präsentationsformen für bestimmte Aufgaben und sie wählen eigenverantwortlich die jeweils beste Lösung aus.
  • Die Studierenden erarbeiten sich selbständig ein wissenschaftliches Teilgebiet, können dieses in einer Präsentation vorstellen und verfolgen aktiv die Präsentationen anderer Studierender, so dass ein interaktiver Diskurs über ein wissenschaftliches Thema entsteht.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0663: Humanoide Robotik
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Grundlagen der Regelungstechnik
  • Control systems theory and design
Literatur

- B. Siciliano, O. Khatib. "Handbook of Robotics. Part A: Robotics Foundations",

Springer (2008).


Modul M0714: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0576) Vorlesung 2 3
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0582) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Blanca Ayuso Dios
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I, II, III für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II sowie Analysis III für Technomathematiker
  • MATLAB Grundkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen  benennen und deren Kernideen erläutern,
  • Konvergenzaussagen (inklusive der an das zugrundeliegende Problem gestellten Voraussetzungen) zu den behandelten numerischen Verfahren wiedergeben,

  • Aspekte der praktischen Durchführung numerischer Verfahren erklären.
Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • numerische Methoden zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen in MATLAB zu implementieren, anzuwenden und zu vergleichen,
  • das Konvergenzverhalten numerischen Methoden in Abhängigkeit vom gestellten Problem und des verwendeten Lösungsalgorithmus zu begründen,
  • zu gegebener Problemstellung einen geeigneten Lösungsansatz zu entwickeln, gegebenenfalls durch Zusammensetzen mehrerer Algorithmen, diesen durchzuführen und die Ergebnisse kritisch auszuwerten.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 180 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Wissenschaftliches Rechnen: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0576: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Patricio Farrell
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Numerische Verfahren für Anfangswertprobleme

  • Einschrittverfahren
  • Mehrschrittverfahren
  • Steife Probleme
  • Differentiell-algebraische Gleichungen vom Index 1

Numerische Verfahren für Randwertaufgaben

  • Anfangswertmethoden
  • Mehrzielmethode
  • Differenzenverfahren
  • Variationsmethoden
Literatur
  • E. Hairer, S. Noersett, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems
  • E. Hairer, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and Differential-Algebraic Problems
Lehrveranstaltung L0582: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Patricio Farrell
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0838: Linear and Nonlinear System Identifikation

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Lineare und Nichtlineare Systemidentifikation (L0660) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen Control Systems Theory and Design
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Classical control (frequency response, root locus)
  • State space methods
  • Discrete-time systems
  • Linear algebra, singular value decomposition
  • Basic knowledge about stochastic processes
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the general framework of the prediction error method and its application to a variety of linear and nonlinear model structures
  • They can explain how multilayer perceptron networks are used to model nonlinear dynamics
  • They can explain how an approximate predictive control scheme can be based on neural network models
  • They can explain the idea of subspace identification and its relation to Kalman realisation theory
Fertigkeiten
  • Students are capable of applying the predicition error method to the experimental identification of linear and nonlinear models for dynamic systems
  • They are capable of implementing a nonlinear predictive control scheme based on a neural network model
  • They are capable of applying subspace algorithms to the experimental identification of linear models for dynamic systems
  • They can do the above using standard software tools (including the Matlab System Identification Toolbox)
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work in mixed groups on specific problems to arrive at joint solutions. 

Selbstständigkeit

Students are able to find required information in sources provided (lecture notes, literature, software documentation) and use it to solve given problems. 

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0660: Linear and Nonlinear System Identification
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Prediction error method
  • Linear and nonlinear model structures
  • Nonlinear model structure based on multilayer perceptron network
  • Approximate predictive control based on multilayer perceptron network model
  • Subspace identification
Literatur
  • Lennart Ljung, System Identification - Theory for the User, Prentice Hall 1999
  • M. Norgaard, O. Ravn, N.K. Poulsen and L.K. Hansen, Neural Networks for Modeling and Control of Dynamic Systems, Springer Verlag, London 2003
  • T. Kailath, A.H. Sayed and B. Hassibi, Linear Estimation, Prentice Hall 2000

Modul M0845: Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik (L0664) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Olaf Simanski
Zulassungsvoraussetzungen
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Regelungstechnik, Grundlagen der Physiologie

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Vorlesung versucht das spannende Gebiet der Medizintechnik ingenieurtechnisch aufzuarbeiten und dem Ingenieur Grundlagenkenntnisse der Physiologie sowie das Verständnisses für die Komplexität des menschlichen Körpers zu vermitteln.

Es soll eine Einführung in körpereigene Regulationsalgorithmen gegeben und das Potential insbesondere der Automatisierungs- und Regelungstechnik für die Medizintechnik angedeutet werden.

Fertigkeiten

Anwendung der Modellbildung, Identifikation, Regelungstechnik auf dem Gebiet der Medizintechnik.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren (z.B. während der Projektwoche).

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (klausurnahe Aufgaben) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Regelungstechnik, Physiologie) verknüpfen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 3
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Medizintechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0664: Regelungstechnische Methoden für die Medizintechnik
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Ulf Pilz, Prof. Olaf Simanski
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Immer aus dem Blickwinkel des Ingenieurs betrachtet, gliedert sich die Vorlesung wie folgt

• Einleitung in die Thematik an ausgewählten Beispielen

• Physiologie - Einführung und Überblick

• Wiederherstellung von Herz-Kreislauf-Funktionen

• Wiederherstellung von Respiratorische Funktionen

• Regelungen in der Anästhesie

• Wiederherstellung von Nierenfunktionen

• Wiederherstellung von Leberfunktionen

• Wiederherstellung von Hörfunktionen

• Wiederherstellung von motorischer Funktionen

• Navigationssysteme und Robotik in der Medizin

Es werden Techniken der Modellierung, Simulation und Reglerentwicklung besprochen. Bei den Modellen werden einfache „Ersatzschaltbilder“ für physiologische Abläufe ebenso behandelt, wie die Modellierung mit Hilfe Neuronaler Netze. Bei den Reglern diskutiert die Vorlesung den Einsatz von PID-Reglern ebenso wie die Entwicklung eines Fuzzy-Reglers oder eines Modelprädiktiven Reglers. MATLAB und SIMULINK sind die eingesetzten Entwicklungswerkzeuge.

Literatur

Silbernagel/Depopoulos: Taschenatlas der Physiologie, Thieme Verlag Stuttgart

Werner: Kooperative und autonome Systeme der Medizintechnik, Oldenburg Verlag

M.C.K.Khoo:“Physiological Control System“, IEEE Press, 2000

Modul M0932: Prozessmesstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessmesstechnik (L1077) Vorlesung 2 3
Prozessmesstechnik (L1083) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Roland Harig
Zulassungsvoraussetzungen

Bachelor in Elektrotechnik oder Mechatronik


Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik und der Messtechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden besitzen ein Verständnis für prozessmesstechnische Zusammenhänge und Messtechnik weitverzweigter Anlagen. Die Studierenden kennen übliche Verfahren zur Verarbeitung und Übertragung von Signalen.


Fertigkeiten

Die Studierenden können komplexe Sensor- und Messdatenübertragungssysteme modellieren und bewerten. Hierbei steht insbesondere das systemorientierte Denken im Vordergrund.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Technische Zusammenhänge können in englischer Sprache kommuniziert werden.



Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen kontinuierlich reflektieren und auf dieser Basis ihren Lernprozess steuern. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Grundlagen der Elektrotechnik, Analysis, Stochastische Prozesse, Nachrichtenübertragung) verknüpfen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 45 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1077: Prozessmesstechnik
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Roland Harig
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Prozessmesstechnik im Rahmen der Prozessleittechnik
    • Aufgaben der Prozessmesstechnik
    • Instrumentierung von Prozessen
    • Klassifizierung der Aufnehmer
  • Systemtheorie in der Prozessmesstechnik
    • Allgemeine lineare Beschreibung der Aufnehmer
    • Mathematische Beschreibung von allgemeinen Zweitoren
    • Fourier- und Laplace-Transformation
  • Korrelationsmesstechnik
    • Bedeutung von Breitbandsignalen für die Korrelationsmesstechnik
    • Auto- und Kreuzkorrelationsfunktion, sowie Anwendungen
    • Störfestigkeit von Korrelationsverfahren
  • Übertragung von analogen und digitalen Messsignalen in der Prozessmesstechnik
    • Modulationsverfahren (Amplituden-/Frequenzmodulation)
    • Multiplexverfahren zur Datenübertragung
    • Analog-Digital-Wandler


Literatur

- Färber: „Prozeßrechentechnik“, Springer-Verlag 1994

- Kiencke, Kronmüller: „Meßtechnik“, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1995

- A. Ambardar: „Analog and Digital Signal Processing“ (1), PWS Publishing Company, 1995, NTC 339

- A. Papoulis: „Signal Analysis“ (1), McGraw-Hill, 1987, NTC 312 (LB)

- M. Schwartz: „Information Transmission, Modulation and Noise“ (3,4), McGraw-Hill, 1980, 2402095

- S. Haykin: „Communication Systems“ (1,3), Wiley&Sons, 1983, 2419072

- H. Sheingold: „Analog-Digital Conversion Handbook“ (5), Prentice-Hall, 1986, 2440072

- J. Fraden: „AIP Handbook of Modern Sensors“ (5,6), American Institute of Physics, 1993, MTB 346


Lehrveranstaltung L1083: Prozessmesstechnik
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Roland Harig
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0935: Mikrocontrollerschaltungen: Realisierung in Hard- und Software

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software (L0087) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Siegfried Rump
Zulassungsvoraussetzungen keine.
Empfohlene Vorkenntnisse Vorlesung Rechnerarchitekturen
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Aufbau und Funktionsweise einer verbreiteten Mikrocontrollerfamilie erklären.

Sie besitzen Einblick in die inneren Abläufe einer CPU und können damit Hochsprachenkonstrukte und Algorithmen in maschinennahe Anweisungen überführen.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ohne wesentliche Zuhilfenahme von Sekundärquellen Digitalschaltungen mit analogen Komponenten zu entwerfen, auszulegen und zu nutzen.

Ebenso können sie selbsterstellte Hardware durch hardwarenahe Programmierung in Betrieb nehmen und von dieser programmgesteuerte und/ oder interaktiv gestellte Aufgaben bearbeiten sowie Ergebnisse geeignet ausgeben.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Regelmäßig werden die gestellten Aufgaben in Zweiergruppen bearbeitet. Die Teilnehmer können eine Aufteilung von Teilaufgaben untereinander unter Vereinbarung von Schnittstellen und Kontaktpunkten vornehmen und

ihre gemeinsam erarbeiteten Ergebnisse in einem Fachvortrag präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, geeignete online-verfügbare Quellen, vor allem von Herstellern verwendeter Komponenten, auszuwählen, zu erschließen, zu bewerten und von dort stammende Erkenntnisse sinnvoll in ihr Projekt einfließen zu lassen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten + Disputation
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Nanoelektronik und Mikrosystemtechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Modellierung und Simulation: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0087: Mikrocontrollerschaltungen - Realisierung in Hard- und Software
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Siegfried Rump
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Im Rahmen dieses Seminars soll zunächst eine Hardwareumgebung für einen gängigen 8-bit Microcontroller (ATMEL ATmega-Serie) erstellt werden, die sowohl den Betrieb des Controllers als auch die Programmierung desselben von einem Standard-PC aus unterstützt. Die Schaltung soll mit Programmen in Assembler- und Hochsprache in Betrieb genommen werden.

Prüfungsleistung: schriftliche Ausarbeitung und Vortrag

Literatur

Modul M0939: Control Lab A

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praktikum Regelungstechnik I (L1093) Laborpraktikum 1 1
Praktikum Regelungstechnik II (L1291) Laborpraktikum 1 1
Praktikum Regelungstechnik III (L1665) Laborpraktikum 1 1
Praktikum Regelungstechnik IV (L1666) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen

Empfohlene Vorkenntnisse
  • State space methods
  • LQG control
  • H2 and H-infinity optimal control
  • uncertain plant models and robust control
  •  LPV control
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the difference between validation of a control lop in simulation and experimental validation

Fertigkeiten
  • Students are capable of applying basic system identification tools (Matlab System Identification Toolbox) to identify a dynamic model that can be used for controller synthesis
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Control Toolbox) for the design and implementation of LQG controllers
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Robust Control Toolbox) for the mixed-sensitivity design and the implementation of H-infinity optimal controllers
  • They are capable of representing model uncertainty, and of designing and implementing a robust controller
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Robust Control Toolbox) for the design and the implementation of LPV gain-scheduled controllers
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students can work in teams to conduct experiments and document the results
Selbstständigkeit
  • Students can independently carry out simulation studies to design and validate control loops
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 64, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 4
Prüfung Kolloquium
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1093: Control Lab I
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides


Lehrveranstaltung L1291: Control Lab II
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides

Lehrveranstaltung L1665: Control Lab III
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides

Lehrveranstaltung L1666: Control Lab IV
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides

Modul M0840: Optimal and Robust Control

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Optimale und robuste Regelung (L0658) Vorlesung 2 3
Optimale und robuste Regelung (L0659) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen

Control Systems Theory and Design

Empfohlene Vorkenntnisse
  • Classical control (frequency response, root locus)
  • State space methods
  • Linear algebra, singular value decomposition
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the significance of the matrix Riccati equation for the solution of LQ problems.
  • They can explain the duality between optimal state feedback and optimal state estimation.
  • They can explain how the H2 and H-infinity norms are used to represent stability and performance constraints.
  • They can explain how an LQG design problem can be formulated as special case of an H2 design problem.
  • They  can explain how model uncertainty can be represented in a way that lends itself to robust controller design
  • They can explain how - based on the small gain theorem - a robust controller can guarantee stability and performance for an uncertain plant.
  • They understand how analysis and synthesis conditions on feedback loops can be represented as linear matrix inequalities.
Fertigkeiten
  • Students are capable of designing and tuning LQG controllers for multivariable plant models.
  • They are capable of representing a H2 or H-infinity design problem in the form of a generalized plant, and of using standard software tools for solving it.
  • They are capable of translating time and frequency domain specifications for control loops into constraints on closed-loop sensitivity functions, and of carrying out a mixed-sensitivity design.
  • They are capable of constructing an LFT uncertainty model for an uncertain system, and of designing a mixed-objective robust controller.
  • They are capable of formulating analysis and synthesis conditions as linear matrix inequalities (LMI), and of using standard LMI-solvers for solving them.
  • They can carry out all of the above using standard software tools (Matlab robust control toolbox).
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Students can work in small groups on specific problems to arrive at joint solutions. 
Selbstständigkeit

Students are able to find required information in sources provided (lecture notes, literature, software documentation) and use it to solve given problems. 


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Vertiefung Flugzeugsysteme: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktentwicklung: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktion: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Werkstoffe: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0658: Optimal and Robust Control
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Optimal regulator problem with finite time horizon, Riccati differential equation
  • Time-varying and steady state solutions, algebraic Riccati equation, Hamiltonian system
  • Kalman’s identity, phase margin of LQR controllers, spectral factorization
  • Optimal state estimation, Kalman filter, LQG control
  • Generalized plant, review of LQG control
  • Signal and system norms, computing H2 and H∞ norms
  • Singular value plots, input and output directions
  • Mixed sensitivity design, H∞ loop shaping, choice of weighting filters
  • Case study: design example flight control
  • Linear matrix inequalities, design specifications as LMI constraints (H2, H∞ and pole region)
  • Controller synthesis by solving LMI problems, multi-objective design
  • Robust control of uncertain systems, small gain theorem, representation of parameter uncertainty
Literatur
  • Werner, H., Lecture Notes: "Optimale und Robuste Regelung"
  • Boyd, S., L. El Ghaoui, E. Feron and V. Balakrishnan "Linear Matrix Inequalities in Systems and Control", SIAM, Philadelphia, PA, 1994
  • Skogestad, S. and I. Postlewhaite "Multivariable Feedback Control", John Wiley, Chichester, England, 1996
  • Strang, G. "Linear Algebra and its Applications", Harcourt Brace Jovanovic, Orlando, FA, 1988
  • Zhou, K. and J. Doyle "Essentials of Robust Control", Prentice Hall International, Upper Saddle River, NJ, 1998
Lehrveranstaltung L0659: Optimal and Robust Control
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1250: Elektrische Energiesysteme II

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Elektrische Energiesysteme II (L1696) Vorlesung 2 3
Elektrische Energiesysteme II (L1697) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Becker
Zulassungsvoraussetzungen keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik,

Elektrische Energiesysteme I

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Technologien und Informationssysteme der Betriebsführung konventioneller und moderner elektrischer Energieversorgungssysteme sowie Verfahren und Algorithmen der Rechner gestützten stationären Netzberechnung, der Fehlerrechnung, der Netzführung und Systemoptimierung detailliert erläutern und kritisch bewerten.

Fertigkeiten

Mit Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage, die erlernten Technologien und Verfahren zur Planung bzw. Analyse realer elektrischer Energiesysteme anzuwenden und die Ergebnisse kritisch zu bewerten. 

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können fachspezifische und fachübergreifende Diskussionen führen, Ideen weiterentwicklen und ihre eigenen Arbeitsergebnisse vor anderen vertreten. 

Selbstständigkeit

Die Studierenden können sich selbstständig Quellen über die Schwerpunkte der Vorlesung erschließen und das darin enthaltene Wissen aneignen sowie im Rahmen weiterführender Forschungsaktivitäten nutzbar machen. 

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 - 60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1696: Elektrische Energiesysteme II
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Becker
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Einführung in die Informations- und Kommunikationstechnik elektrischer Energiesysteme
  • Stationäre Netzberechnung
  • Sensitivitätsanalyse
  • Kurzschlussberechnung
  • Netzzustandsabschätzung
  • Netzführung und Kraftwerkskoordination
  • Betriebsoptimierung
  • Informationssysteme für die Netzbetriebsführung
  • Architekturen der Stations-, Feld- und Netzleitebene
  • Schutzsysteme
  • IT-Integration (Energiemarkt / Engpassmanagement / Asset Management)
  • Entwicklungstrends in der Leittechnik
  • Smart Grids 
Literatur

E. Handschin: Elektrische Energieübertragungssysteme, Hüthig Verlag

B. R. Oswald: Berechnung von Drehstromnetzen, Springer-Vieweg Verlag

V. Crastan: Elektrische Energieversorgung Bd. 1 & 3, Springer Verlag

E.-G. Tietze: Netzleittechnik Bd. 1 & 2, VDE-Verlag

Lehrveranstaltung L1697: Elektrische Energiesysteme II
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Becker
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0633: Industrial Process Automation

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessautomatisierungstechnik (L0344) Vorlesung 2 3
Prozessautomatisierungstechnik (L0345) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

mathematics and optimization methods
principles of automata 
principles of algorithms and data structures
programming skills

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students can evaluate and assess disctrete event systems. They can evaluate properties of processes and explain methods for process analysis. The students can compare methods for process modelling and select an appropriate method for actual problems. They can discuss scheduling methods in the context of actual problems and give a detailed explanation of advantages and disadvantages of different programming methods.


Fertigkeiten

The students are able to develop and model processes and evaluate them accordingly. This involves taking into account optimal scheduling, understanding algorithmic complexity and implementation using PLCs.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students work in teams to solve problems.


Selbstständigkeit

The students can reflect their knowledge and document the results of their work. 


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Vertiefung Kabinensysteme: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
International Production Management: Vertiefung Produktionstechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Numerik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0344: Industrial Process Automation
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- foundations of problem solving and system modeling, discrete event systems
- properties of processes, modeling using automata and Petri-nets
- design considerations for processes (mutex, deadlock avoidance, liveness)
- optimal scheduling for processes
- optimal decisions when planning manufacturing systems, decisions under uncertainty
- software design and software architectures for automation, PLCs

Literatur

J. Lunze: „Automatisierungstechnik“, Oldenbourg Verlag, 2012
Reisig: Petrinetze: Modellierungstechnik, Analysemethoden, Fallstudien; Vieweg+Teubner 2010
Hrúz, Zhou: Modeling and Control of Discrete-event Dynamic Systems; Springer 2007
Li, Zhou: Deadlock Resolution in Automated Manufacturing Systems, Springer 2009
Pinedo: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services, Springer 2009

Lehrveranstaltung L0345: Industrial Process Automation
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0794: Forschungsprojekt in Regelungs- und Energietechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Dozenten des SD E
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Master-Studium Elektrotechnik


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird.


Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind in der Lage, mit Mitarbeitern der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.


Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 180, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 6
Prüfung Projektarbeit (laut FSPO)
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht

Modul M0677: Digital Signal Processing and Digital Filters

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Digitale Signalverarbeitung und Digitale Filter (L0446) Vorlesung 3 4
Digitale Signalverarbeitung und Digitale Filter (L0447) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Gerhard Bauch
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematics 1-3
  • Signals and Systems
  • Fundamentals of signal and system theory as well as random processes.
  • Fundamentals of spectral transforms (Fourier series, Fourier transform, Laplace transform)
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen The students know and understand basic algorithms of digital signal processing. They are familiar with the spectral transforms of discrete-time signals and are able to describe and analyse signals and systems in time and image domain. They know basic structures of digital filters and can identify and assess important properties including stability. They are aware of the effects caused by quantization of filter coefficients and signals. They are familiar with the basics of adaptive filters. They can perform traditional and parametric methods of spectrum estimation, also taking a limited observation window into account.
Fertigkeiten The students are able to apply methods of digital signal processing to new problems. They can choose and parameterize suitable filter striuctures. In particular, the can design adaptive filters according to the minimum mean squared error (MMSE) criterion and develop an efficient implementation, e.g. based on the LMS or RLS algorithm.  Furthermore, the students are able to apply methods of spectrum estimation and to take the effects of a limited observation window into account.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students can jointly solve specific problems.

Selbstständigkeit

The students are able to acquire relevant information from appropriate literature sources. They can control their level of knowledge during the lecture period by solving tutorial problems, software tools, clicker system.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Microelectronics Complements: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0446: Digital Signal Processing and Digital Filters
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Transforms of discrete-time signals:

    • Discrete-time Fourier Transform (DTFT)

    • Discrete Fourier-Transform (DFT), Fast Fourier Transform (FFT)

    • Z-Transform

  • Correspondence of continuous-time and discrete-time signals, sampling, sampling theorem

  • Fast convolution, Overlap-Add-Method, Overlap-Save-Method

  • Fundamental structures and basic types of digital filters

  • Characterization of digital filters using pole-zero plots, important properties of digital filters

  • Quantization effects

  • Design of linear-phase filters

  • Fundamentals of stochastic signal processing and adaptive filters

    • MMSE criterion

    • Wiener Filter

    • LMS- and RLS-algorithm

  • Traditional and parametric methods of spectrum estimation

Literatur

K.-D. Kammeyer, K. Kroschel: Digitale Signalverarbeitung. Vieweg Teubner.

V. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck: Zeitdiskrete Signalverarbeitung. Pearson StudiumA. V.

W. Hess: Digitale Filter. Teubner.

Oppenheim, R. W. Schafer: Digital signal processing. Prentice Hall.

S. Haykin:  Adaptive flter theory.

L. B. Jackson: Digital filters and signal processing. Kluwer.

T.W. Parks, C.S. Burrus: Digital filter design. Wiley.

Lehrveranstaltung L0447: Digital Signal Processing and Digital Filters
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Gerhard Bauch
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0836: Communication Networks I - Analysis and Structure

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Analyse und Struktur von Kommunikationsnetzen (L0897) Vorlesung 2 2
Ausgewählte Themen der Kommunikationsnetze (L0899) Problemorientierte Lehrveranstaltung 2 2
Übung Kommunikationsnetze (L0898) Problemorientierte Lehrveranstaltung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Timm-Giel
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Fundamental stochastics
  • Basic understanding of computer networks and/or communication technologies is beneficial
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to describe the principles and structures of communication networks in detail. They can explain the formal description methods of communication networks and their protocols. They are able to explain how current and complex communication networks work and describe the current research in these examples.

Fertigkeiten

Students are able to evaluate the performance of communication networks using the learned methods. They are able to work out problems themselves and apply the learned methods. They can apply what they have learned autonomously on further and new communication networks.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to define tasks themselves in small teams and solve these problems together using the learned methods. They can present the obtained results. They are able to discuss and critically analyse the solutions.

Selbstständigkeit

Students are able to obtain the necessary expert knowledge for understanding the functionality and performance capabilities of new communication networks independently.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Prüfung Kolloquium
Prüfungsdauer und -umfang 1,5 Stunden Kolloquium mit je drei Prüflingen, also ca. 30 min je Prüfling. Inhalt des Kolloquiums sind die Poster der vorhergehenden Postersession sowie die Lehrinhalte.
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Computer and Software Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Nachrichten- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Sichere und zuverlässige IT-Systeme, Schwerpunkt Netze: Wahlpflicht
Mechatronics: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Microelectronics and Microsystems: Vertiefung Communication and Signal Processing: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0897: Analysis and Structure of Communication Networks
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Timm-Giel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
  • Skript des Instituts für Kommunikationsnetze
  • Tannenbaum, Computernetzwerke, Pearson-Studium


Further literature is announced at the beginning of the lecture.

Lehrveranstaltung L0899: Selected Topics of Communication Networks
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Maciej Mühleisen
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Example networks selected by the students will be researched on in a PBL course by the students in groups and will be presented in a poster session at the end of the term.
Literatur
  • see lecture
Lehrveranstaltung L0898: Communication Networks Excercise
Typ Problemorientierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Maciej Mühleisen
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Part of the content of the lecture Communication Networks are reflected in computing tasks in groups, others are motivated and addressed in the form of a PBL exercise.
Literatur
  • announced during lecture

Modul M1229: Control Lab B

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praktikum Regelungstechnik V (L1667) Laborpraktikum 1 1
Praktikum Regelungstechnik VI (L1668) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • State space methods
  • LQG control
  • H2 and H-infinity optimal control
  • uncertain plant models and robust control
  •  LPV control
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the difference between validation of a control lop in simulation and experimental validation
Fertigkeiten
  • Students are capable of applying basic system identification tools (Matlab System Identification Toolbox) to identify a dynamic model that can be used for controller synthesis
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Control Toolbox) for the design and implementation of LQG controllers
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Robust Control Toolbox) for the mixed-sensitivity design and the implementation of H-infinity optimal controllers
  • They are capable of representing model uncertainty, and of designing and implementing a robust controller
  • They are capable of using standard software tools (Matlab Robust Control Toolbox) for the design and the implementation of LPV gain-scheduled controllers
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students can work in teams to conduct experiments and document the results
Selbstständigkeit
  • Students can independently carry out simulation studies to design and validate control loops
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Kolloquium
Prüfungsdauer und -umfang
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1667: Control Lab V
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides

Lehrveranstaltung L1668: Control Lab VI
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Herbert Werner, Antonio Mendez Gonzalez
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt One of the offered experiments in control theory.
Literatur

Experiment Guides

Modul M1236: Elektrische Energiesysteme III

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Elektrische Energiesysteme III (L1683) Vorlesung 2 3
Elektrische Energiesysteme III (L1684) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Christian Becker
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Elektrotechnik,

Grundlagen der Regelungstechnik,

Elektrische Energiesysteme I

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können Verfahren zur Modellbildung, Regelung und Stabilitätsanalysen elektrischer Energiesysteme detailliert erläutern und kritisch bewerten.

Fertigkeiten

Mit Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage, das dynamische Verhalten und die Stabilität realer elektrischer Energiesysteme anhand geeigneter Modellierungen eigenständig zu berechnen und zu analysieren sowie Spannungs-/Blindleistungs- und Wirkleistungs-/Frequenz-Regelungen zu entwerfen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können fachspezifische und fachübergreifende Diskussionen führen, Ideen weiterentwicklen und ihre eigenen Arbeitsergebnissen vor anderen vertreten. 

Selbstständigkeit

Die Studierenden können sich selbstständig Quellen über die Schwerpunkte der Vorlesung erschließen und das darin enthaltene Wissen aneignen sowie im Rahmen weiterführender Forschungsaktivitäten nutzbar machen. 

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Leistungspunkte 4
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 - 60 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1683: Elektrische Energiesysteme III
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Becker
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt
  • Dynamische Vorgänge in elektrischen Energieübertragungssystemen
  • Modelle von Kraftwerken und Turbinen
  • Turbinenregelung
  • Frequenz-Leistungsregelung
  • Energieaustausch in Netzen
  • Modell der Synchronmaschine am Netz
  • Zweiachsentheorie
  • transientes Modell
  • transiente Stabilität, Flächenkriterium
  • Modell für kleine Störungen
  • statische Stabilität
  • Spannungsstabilität und -regelung
  • Leistungselektronische Netzregler (FACTS) und deren Einfluss auf die Stabilität
Literatur

E. Handschin: Elektrische Energieübertragungssysteme, Hüthig Verlag

P. Kundur: Power System Stability and Control, McGraw-Hill, 1994

Lehrveranstaltung L1684: Elektrische Energiesysteme III
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Christian Becker
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0832: Advanced Topics in Control

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Ausgewählte Themen der Regelungstechnik (L0661) Vorlesung 2 3
Ausgewählte Themen der Regelungstechnik (L0662) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse H-infinity optimal control, mixed-sensitivity design, linear matrix inequalities 
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain the advantages and shortcomings of the classical gain scheduling approach
  • They can explain the representation of nonlinear systems in the form of quasi-LPV systems
  • They can explain how stability and performance conditions for LPV systems can be formulated as LMI conditions
  • They can explain how gridding techniques can be used to solve analysis and synthesis problems for LPV systems
  • They are familiar with polytopic and LFT representations of LPV systems and some of the basic synthesis techniques associated with each of these model structures


  • Students can explain how graph theoretic concepts are used to represent the communication topology of multiagent systems
  • They can explain the convergence properties of  first order consensus protocols
  • They can explain analysis and synthesis conditions for formation control loops involving either LTI or LPV agent models


  • Students can explain the state space representation of spatially invariant distributed systems that are discretized according to an actuator/sensor array
  • They can explain (in outline) the extension of the bounded real lemma to such distributed systems and the associated synthesis conditions for distributed controllers

Fertigkeiten
  • Students are capable of constructing LPV models of nonlinear plants and carry out a mixed-sensitivity design of gain-scheduled controllers; they can do this using polytopic, LFT or general LPV models 
  • They are able to use standard software tools (Matlab robust control toolbox) for these tasks


  • Students are able to design distributed formation controllers for groups of agents with either LTI or LPV dynamics, using Matlab tools provided


  • Students are able to design distributed controllers for spatially interconnected systems, using the Matlab MD-toolbox
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Students can work in small groups and arrive at joint results.
Selbstständigkeit

Students are able to find required information in sources provided (lecture notes, literature, software documentation) and use it to solve given problems. 


 
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Computer Science: Vertiefung Intelligence Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Vertiefung Flugzeugsysteme: Wahlpflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Vertiefung Systemtechnik - Robotik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Management und Administration: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Technischer Ergänzungskurs: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0661: Advanced Topics in Control
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Linear Parameter-Varying (LPV) Gain Scheduling

    - Linearizing gain scheduling, hidden coupling
    - Jacobian linearization vs. quasi-LPV models
    - Stability and induced L2 norm of LPV systems
    - Synthesis of LPV controllers based on the two-sided projection lemma
    - Simplifications: controller synthesis for polytopic and LFT models
    - Experimental identification of LPV models
    - Controller synthesis based on input/output models
    - Applications: LPV torque vectoring for electric vehicles, LPV control of a robotic manipulator
  • Control of Multi-Agent Systems

    - Communication graphs
    - Spectral properties of the graph Laplacian
    - First and second order consensus protocols
    - Formation control, stability and performance
    - LPV models for agents subject to nonholonomic constraints
    - Application: formation control for a team of quadrotor helicopters
  • Control of Spatially Interconnected Systems

    - Multidimensional signals, l2 and L2 signal norm
    - Multidimensional systems in Roesser state space form
    - Extension of real-bounded lemma to spatially interconnected systems
    - LMI-based synthesis of distributed controllers
    - Spatial LPV control of spatially varying systems
    - Applications: control of temperature profiles, vibration damping for an actuated beam
Literatur
  • Werner, H., Lecture Notes "Advanced Topics in Control"
  • Selection of relevant research papers made available as pdf documents via StudIP
Lehrveranstaltung L0662: Advanced Topics in Control
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1305: Seminar Advanced Topics in Control

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Ausgewählte Themen der Regelungstechnik (L1803) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Herbert Werner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Introduction to control systems
  • Control theory and design
  • optimal and robust control
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Students can explain modern control.
  • Students learn to apply basic control concepts for different tasks
Fertigkeiten
  • Students acquire knowledge about selected aspects of modern control, based on specified literature
  • Students generalize developed results and present them to the participants
  • Students practice to prepare and give a presentation
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Students are capable of developing solutions and present them
  • They are able to provide appropriate feedback and handle constructive criticism of their own results
Selbstständigkeit
  • Students evaluate advantages and drawbacks of different forms of presentation for specific tasks and select the best solution
  • Students familiarize themselves with a scientific field, are able of introduce it and follow presentations of other students, such that a scientific discussion develops
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Systementwurf: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1803: Advanced Topics in Control
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Herbert Werner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt
  • Seminar on selected topics in modern control
Literatur
  • To be specified

Modul M0666: Seminar on Electromagnetic Compatibility and Electrical Power Systems

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Seminar zu Elektromagnetischer Verträglichkeit und Elektrischer Energiesystemtechnik (L0409) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Christian Schuster
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals of electrical engineering


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students know current research topics in the fields of electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and electrical power systems. They are able to use professional language in discussions. They are able to explain research topics.


Fertigkeiten

Students are able to gain knowledge about a new field by themselves. In order to do that they make use of their existing knowledge and try to connect it with the topics of the new field. They close their knowledge gaps by discussing with research assistants and by their own literature and internet search. They are capable of summarizing and presenting scientific publications.  


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In cooperation with research assistants students are able to familiarize themselves with and discuss with others current research topics. They are capable of drafting, presenting, and explaining summaries of these topics in English in front of a professional audience.


Selbstständigkeit

Students are capable of gathering information from subject related, professional publications and relate that information to the context of the seminar. They are able to find on their own new sources in the Internet. They are able to make a connection with the subject of their chosen specialization.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Leistungspunkte 2
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang 20-30 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Elektrotechnik: Vertiefung HF-Technik, Optik und Elektromagnetische Verträglichkeit: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energietechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0409: Seminar on Electromagnetic Compatibility and Electrical Power Systems
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Christian Schuster, Prof. Frank Gronwald, Prof. Christian Becker
Sprachen EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Current research topics in the fields electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and electrical power systems




Literatur

Aktuelle Literatur zu Forschungsthemen aus der elektromagnetischen Verträglichkeit, der theoretischen Elektrotechnik und der elektrischen Energiesystemtechnik / Current literature with regard to research topics in the fields of electromagnetic compatibility, theory of electromagnetic fields, and and electrical power systems







Thesis

Modul M-002: Masterarbeit

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Professoren der TUHH
Zulassungsvoraussetzungen
  • Laut ASPO § 24 (1):

    Es müssen mindestens 78 Leistungspunkte im Studiengang erworben worden sein. Über Ausnahmen entscheidet der Prüfungsausschuss.


Empfohlene Vorkenntnisse keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Die Studierenden können das Spezialwissen (Fakten, Theorien und Methoden) ihres Studienfaches sicher zur Bearbeitung fachlicher Fragestellungen einsetzen.
  • Die Studierenden können in einem oder mehreren Spezialbereichen ihres Faches die relevanten Ansätze und Terminologien in der Tiefe erklären, aktuelle Entwicklungen beschreiben und kritisch Stellung beziehen.
  • Die Studierenden können eine eigene Forschungsaufgabe in ihrem Fachgebiet verorten, den Forschungsstand erheben und kritisch einschätzen.


Fertigkeiten
  • Die Studierenden sind in der Lage, für die jeweilige fachliche Problemstellung geeignete Methoden auszuwählen, anzuwenden und ggf. weiterzuentwickeln.
  • Die Studierenden sind in der Lage, im Studium erworbenes Wissen und erlernte Methoden auch auf komplexe und/oder unvollständig definierte Problemstellungen lösungsorientiert anzuwenden.
  • Die Studierenden können in ihrem Fachgebiet neue wissenschaftliche Erkenntnisse erarbeiten und diese kritisch beurteilen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • eine wissenschaftliche Fragestellung für ein Fachpublikum sowohl schriftlich als auch mündlich strukturiert, verständlich und sachlich richtig darstellen.
  • in einer Fachdiskussion Fragen fachkundig und zugleich adressatengerecht beantworten und dabei eigene Einschätzungen überzeugend vertreten.


Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • ein eigenes Projekt in Arbeitspakete zu strukturieren und abzuarbeiten.
  • sich in ein teilweise unbekanntes Arbeitsgebiet des Studiengangs vertieft einzuarbeiten und dafür benötigte Informationen zu erschließen.
  • Techniken des wissenschaftlichen Arbeitens umfassend in einer eigenen Forschungsarbeit anzuwenden.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 900, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 30
Prüfung laut FSPO
Prüfungsdauer und -umfang laut FSPO
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Computer Science: Abschlussarbeit: Pflicht
Elektrotechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Energie- und Umwelttechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Energietechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Environmental Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Global Innovation Management: Abschlussarbeit: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Information and Communication Systems: Abschlussarbeit: Pflicht
International Production Management: Abschlussarbeit: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Abschlussarbeit: Pflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Abschlussarbeit: Pflicht
Materialwissenschaft: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechatronics: Abschlussarbeit: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: Abschlussarbeit: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Abschlussarbeit: Pflicht
Regenerative Energien: Abschlussarbeit: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Ship and Offshore Technology: Abschlussarbeit: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Abschlussarbeit: Pflicht
Verfahrenstechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht