Rauscheigenschaften

Rauscheigenschaften beschreiben die charakteristischen Merkmale zufälliger Störsignale in elektronischen, akustischen und optischen Systemen. Sie umfassen Größe, spektrale Verteilung und statistische Form des Rauschens und werden durch Parameter wie Rauschleistung, Rauschdichte, Rauschzahl (Noise Figure) und Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) quantifiziert. Wichtige Konzepte sind die äquivalente Rauschtemperatur und die spektrale Leistungsdichte (Power Spectral Density, PSD).

Unterschiedliche Rauschtypen haben spezifische Ursachen und Eigenschaften: thermisches Rauschen (Johnson–Nyquist) ist temperaturabhängig und breitbandig, Schrot- oder Diskretenrauschen (Shot Noise) folgt Poisson-Statistik, 1/f-Rauschen (Frequenzabhängiges Rauschen) dominiert bei niedrigen Frequenzen, und Quantisierungsrauschen entsteht bei Analog-Digital-Wandlung. Viele Modelle gehen von gaußverteiltem, additivem Rauschen aus, was Messung und Analyse vereinfacht.

Messmethoden nutzen Spektrumanalysatoren, Rauschzahlmesser, Korrelationsverfahren und zeitbereichsbasierte Statistik. Bei der Bewertung sind Bandbreite, Integrationszeit und Systemtemperatur entscheidend. Zur Minderung von Rauscheffekten werden Maßnahmen wie niederes Rauschmaß in Verstärkern, Filterung, Abschirmung, Kühlung, Signalaveraging und digitale Signalverarbeitung eingesetzt.

Rauscheigenschaften sind zentral für die Systemauslegung in Kommunikationstechnik, Audio, Messtechnik und Sensortechnik, da sie die erreichbare Auflösung, Übertragungsrate und Messgenauigkeit maßgeblich bestimmen.