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HF-thermisches Rauschen: Johnson-Nyquist-Rauschen

HF-thermisches Rauschen: Johnson-Nyquist-Rauschen


Thermisches Rauschen ist in elektronischen Schaltkreisen immer vorhanden und eine der Hauptrauschquellen.

In HF-Schaltungen ist dies häufig ein kritischer Parameter, insbesondere bei Front-End-Empfängerschaltungen, bei denen es sich um wichtige Entwurfsparameter handelt.

Grundlagen des thermischen Rauschens

Thermisches Rauschen wird unter Verwendung einer Vielzahl von Namen bezeichnet. Thermisches Rauschen wird am häufigsten verwendet, kann aber auch als Johnson-Nyquist-Rauschen, Johnson-Rauschen oder Nyquist-Rauschen bezeichnet werden. Dieses Geräusch erhielt seine verschiedenen Namen, weil dieses Geräusch erstmals 1926 von John B. Johnson erkannt und gemessen und später von Harry Nyquist erklärt wurde - beide waren Bell Labs und arbeiteten zusammen.

Thermisches Rauschen wird durch thermisches Rühren der Ladungsträger erzeugt, die typischerweise Elektronen innerhalb eines elektrischen Leiters sind. Dieses thermische Rauschen tritt tatsächlich unabhängig von der angelegten Spannung auf, da die Ladungsträger infolge der Temperatur vibrieren. Diese Schwingung ist temperaturabhängig - je höher die Temperatur, desto höher die Bewegung und damit der thermische Geräuschpegel.

Thermisches Rauschen ist wie andere Rauschformen zufälliger Natur. Es ist nicht möglich, die Wellenform vorherzusagen, und daher ist es nicht möglich, die Effekte durch Aufhebung oder andere ähnliche Techniken zu verringern.

Thermisches Rauschen in Stromkreisen

Thermisches Rauschen tritt unabhängig von der Qualität der verwendeten Komponente auf. Der Geräuschpegel ist nur abhängig von der Temperatur und dem Wert des Widerstands.

Daher besteht die einzige Möglichkeit, den thermischen Rauschgehalt zu verringern, darin, die Betriebstemperatur oder den Wert der Widerstände in der Schaltung zu verringern.

Es können auch andere Formen von Rauschen vorhanden sein, daher kann die Wahl des Widerstandstyps eine Rolle bei der Bestimmung des Gesamtrauschpegels spielen, da sich die verschiedenen Arten von Rauschen addieren.

Zusätzlich dazu wird thermisches Rauschen nur durch den Realteil einer Impedanz erzeugt, d. H. Den Widerstand. Der Imaginärteil erzeugt kein Rauschen.

Thermisches Rauschen ist in einer Reihe von Bereichen einer der Hauptbeschränkungsfaktoren. Insbesondere wird die Empfindlichkeit von Funkempfängern begrenzt, da es ein Grundrauschen gibt, unter dem nicht fortgefahren werden kann. Einige Empfängertechniken sind in der Lage, einen Signalempfang unterhalb des Grundrauschens bereitzustellen, aber die Datenrate und andere Faktoren können begrenzt sein. Es ist daher nützlich, das Rauschen für eine bestimmte Instanz berechnen zu können.


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