Rauschen
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Das Rauschen ist ein statistischer Prozess. Der Amplitudenwert ist nicht vorhersagbar. Das zukünftige Auftreten bestimmter Amplitudenwerte kann nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden.
In der Elektronik ist es der Fall, dass Ströme und Spannungen einen solchen, nicht vorhersagbaren, Anteil haben. Wenn man diesen hörbar macht, dann ist Rauschen zu hören. Der Funkamateur kennt das ja zur Genüge von seinem Empfänger.
Von Antennen eingefangenes Rauschen hat in der Regel eine sehr kleine Leistung. Da die empfangenen Funksignale oft auch sehr klein sind, der Amateur ja geradezu darauf aus ist, Signale "an der Grasnarbe" zu empfangen, spielt das Rauschen eine wesentliche Rolle. Es begrenzt die auswertbaren Empfangssignale.
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Stärke des Rauschens
Die Amplitude ist nicht vorhersagbar. Die mittlere Leistung kann angegeben werden.
Quellen für Rauschen
Es gibt mehrere Quellen für Rauschen, von denen die wichtigsten nachfolgend genannt und kurz erklärt werden:
thermisches Rauschen
Im atomaren Bereich sind die Teilchen von Körpern, Gasen und Flüssigkeiten ständig in Bewegung. Je höher die Temperatur, um so stärker die Bewegung. Die genaue Bewegung ist nicht vorhersagbar. Ladungsträger gehören zu den sich bewegenden Teilchen. So entsteht also z. B. in Leitern und Widerständen eine Rauschwechselsspannung mit dem Mittelwert 0 und keinem vorhersagbaren Kurvenverlauf. Die Leistung ist allerdings berechenbar. Die Formel für die maximal abnehmbare Rauschleistung lautet:
P_r = k \, T \, B
Pr: Rauschleistung
k: Boltzmannkonstante (
T: absolute Temperatur
B: Bandbreite
Jeder ohmsche Widerstand rauscht entsprechend seiner absoluten Temperatur. Auch der "Hintergrund", den eine Antenne sieht, erzeugt entsprechend der Temperaur ein thermisches Rauschen. Wie weiter unten gezeigt, können bei Antennen weitere Rauschquellen hinzukommen.
Schrotrauschen
Ladungen sind diskret (kleine Portionen). Ein Stromfluss ist bei ganz genauer Betrachtung nicht gleichmäßig, sondern erfolgt "schubweise". Diese Ungleichmäßigkeit erzeugt auch ein Rauschen. Da es Ähnlichkeit mit auf Blech fallende Schrotkörner hat, nennt es sich danach.
Rekombinationsrauschen
In Halbleitern erfolgt Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern. Das führt zu einem Rauschen von der Art des Schrotrauschens.
athmosphärische Störungen
Athmosphärische Entladungen wie Gewitter erzeugen Prasselstörungen beim Empfang. Sind die Entladungen sehr weit weg, sind sie nur schwach zu hören. Bei großer Empfangsweite und damit großem Empfangsgebiet sind immer mehr oder weniger viele schwache Prasselstörungen zu hören, die sich überlagern. Das führt zu einem weiteren Rauschen.
Man Made Noise
Die Entstehung ist ähnlich wie beim athmosphärischen Rauschen, nur daß die Quellen künstlichen Ursprungs sind.
