System-Rechner
Geben Sie Verstärkung und Rauschzahl für jede Stufe Ihrer Empfängerkette ein. Die Gesamtsystemwerte werden automatisch aktualisiert.
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Gesamt-Rauschzahl (dB)
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Gesamtverstärkung (dB)
Kernkonzepte
Dieses Tool hilft Ihnen zu verstehen, wie die Leistung einzelner Komponenten die Gesamtempfindlichkeit eines Systems, beispielsweise eines Funkempfängers, beeinflusst. Die zwei entscheidenden Parameter sind Rauschzahl und Verstärkung.
Rauschzahl (Noise Figure - NF): Ein Maß für die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR), die durch eine Komponente verursacht wird. Sie wird in Dezibel (dB) angegeben. Eine niedrigere Rauschzahl ist besser, da die Komponente dem Signal weniger unerwünschtes Rauschen hinzufügt.
Verstärkung (Gain): Ein Maß für die Fähigkeit einer Komponente, die Leistung eines Signals zu erhöhen, ebenfalls in dB ausgedrückt. Eine hohe Verstärkung verstärkt sowohl das Signal als auch das am Eingang der Komponente vorhandene Rauschen.
In einer Kette von Komponenten (Kaskade) hat die Rauschzahl der allerersten Komponente den signifikantesten Einfluss auf die gesamte System-Rauschzahl. Deshalb ist ein rauscharmer Vorverstärker (LNA) der kritische erste Block in empfindlichen Empfängern.
Die Friis-Formel
Der Rechner verwendet die Friis-Formel, um die Gesamt-Rauschzahl eines kaskadierten Systems zu bestimmen. Die Formel zeigt, dass das Rauschen jeder nachfolgenden Stufe durch die Gesamtverstärkung aller vorangegangenen Stufen geteilt wird, was deren Einfluss verringert.
Ftotal = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/(G1G2) + ...
Hinweis: Die Formel verwendet den Rauschfaktor (F) und die Verstärkung (G) als lineare Werte, nicht in dB. Der Rechner übernimmt alle Umrechnungen für Sie.
Rauschanteil pro Stufe
Dieses Diagramm visualisiert den Beitrag jeder Stufe zum gesamten System-Rauschfaktor. Beachten Sie, dass der Beitrag der ersten Stufe in der Regel am größten ist. Ändern Sie die Werte im obigen Rechner, um zu sehen, wie das Diagramm sofort reagiert.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Der Rauschfaktor (F) ist ein lineares Verhältnis des Eingangs-SNR zum Ausgang-SNR. Die Rauschzahl (NF) ist einfach der in Dezibel ausgedrückte Rauschfaktor: NF (dB) = 10 * log10(F).
Wie die Friis-Formel zeigt, wird der Rauschbeitrag jeder Stufe durch die Gesamtverstärkung der davor liegenden Stufen reduziert. Da die erste Stufe keine vorherige Verstärkung hat, die ihren Rauschbeitrag mindern könnte, geht ihre eigene Rauschzahl direkt in die Systemsumme ein. Daher ist der Einsatz einer Komponente mit niedriger Rauschzahl und angemessener Verstärkung in der ersten Stufe entscheidend für ein empfindliches Systemdesign.
Ja. Die Rauschzahl ist relativ zu einer Standardtemperatur definiert, typischerweise 290 K (ca. 17°C). Die tatsächlich von einer Komponente erzeugte Rauschleistung hängt von ihrer physikalischen Temperatur ab. Für die meisten Standardberechnungen wird die Referenztemperatur angenommen, aber in Hochpräzisionsanwendungen wie der Radioastronomie oder Satellitenkommunikation wird oft die Rauschtemperatur anstelle der Rauschzahl verwendet, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen.
