Rauschmaß-Rechner

Das Rauschmaß beschreibt, wie stark ein reales elektronisches Bauteil das Signal-Rausch-Verhältnis eines durchlaufenden Signals verschlechtert. Verstärker, Mischer, Filter, Kabel und Empfangsstufen fügen Rauschen oder Verluste hinzu. Daher ist das Signal-Rausch-Verhältnis am Ausgang meist kleiner als am Eingang. Ingenieure vergleichen damit HF- und Mikrowellenbauteile unabhängig von deren Verstärkung. Ein niedriger Wert bedeutet, dass schwache Signale besser erhalten bleiben, was besonders in der ersten Stufe eines Funkempfängers wichtig ist. Sind beide Verhältnisse in Dezibel angegeben, ist das Rauschmaß einfach Eingangs-SNR minus Ausgangs-SNR. Ein Bauteil mit 20 dB am Eingang und 18 dB am Ausgang hat beispielsweise ein Rauschmaß von 2 dB. Der zugehörige Rauschfaktor ist ein lineares Verhältnis statt eines Dezibelwerts. Er entspricht zehn hoch dem durch zehn geteilten Rauschmaß. Ein ideales rauschfreies Bauteil hat den Faktor eins und ein Rauschmaß von null Dezibel. Die äquivalente Rauschtemperatur beschreibt dieselbe Verschlechterung als Temperatur einer hypothetischen angepassten Rauschquelle. Bei der üblichen Referenztemperatur von 290 Kelvin entspricht sie 290 multipliziert mit dem Rauschfaktor minus eins. Diese Darstellung ist in Radioastronomie, Satellitenverbindungen, Datenblättern rauscharmer Verstärker und Antennensystemberechnungen verbreitet. Sie ist nicht die physische Bauteiltemperatur, sondern ein elektrisches Rauschmodell zur einfacheren Systemanalyse. Das Rauschmaß ist nahe dem Empfängereingang besonders wichtig. Die Friis-Analyse zeigt, dass der Faktor der ersten Stufe direkt eingeht, während spätere Beiträge durch die vorhergehende Verstärkung geteilt werden. Ein rauscharmer Verstärker mit ausreichender Verstärkung kann daher den Einfluss stärker rauschender Folgeschaltungen begrenzen. Verluste vor diesem Verstärker, etwa in Kabeln und Filtern, verschlechtern das Empfängerrauschmaß direkt und können den Vorteil eines hochwertigen Verstärkers zunichtemachen. Dieser Rechner setzt voraus, dass Eingangs- und Ausgangs-SNR bei gleicher Bandbreite, Impedanzkonvention und Signaldefinition gemessen wurden. Unterschiedliche Messbandbreiten führen zu irreführenden Ergebnissen, da das integrierte Rauschen von der Bandbreite abhängt. Die Werte müssen außerdem konsistent in Dezibel umgerechnete Leistungsverhältnisse darstellen. Nutzen Sie das Ergebnis zum Bauteilvergleich oder als Eingabe für eine Kaskadenrechnung. Eine vollständige Übertragungsbilanz muss zusätzlich Antennentemperatur, Pfadverlust, Verstärkung, Störungen, erforderliche Demodulationsreserve und Messunsicherheit berücksichtigen.