Redesign einer Ultraschall-Dopplersonde

Zweck der Bachelorarbeit war die Verbesserung der Elektronik einer Ultraschall-Dopplersonde. Konkrete Ziele betrafen die Vervierfachung der Ausgangsleistung, die Steigerung des Wirkungsgrades und die Senkung des Eingangsrauschens. Dazu wurde die aktuelle Schaltung analysiert und mit einem optimalen Messaufbau für Strom- und Spannungsmessungen im MHz-Bereich ausgemessen. Das dynamische Verhalten des Piezo-Ultraschallwandlers erschwerte die Gewinnung verlässlicher Messwerte. Deshalb, und auch für Simulationen, machte die Entwicklung einer Ersatzlast mittels elektronischer Komponenten Sinn. Eine wichtige Erkenntnis daraus war, dass sich die Impedanz des Piezos nicht nur mit der Frequenz, sondern auch mit der umgesetzten Leistung deutlich ändert. Für die Endstufe wurde ein neues Schaltungskonzept entworfen und realisiert. Es wurden drei unterschiedliche Endstufenvarianten simuliert, aufgebaut und empirisch optimiert. Ausgewählt und realisiert wurde die Variante mit den besten Messergebnissen. Moderne Bauteile in der Demodulationsstufe verbesserten zudem das Rauschen des Empfängers.