Rauschfaktor

Der Rauschfaktor, auch als Rauschzahl bezeichnet, ist in der Elektronik ein Maß dafür, wie stark ein Bauelement oder System das Rauschen eines Signals verschlechtert. Er wird vor allem in Hochfrequenzsystemen verwendet, etwa bei Verstärkern, Empfängern und Mischern, um die Qualität des Signals abzuschätzen.

Definition und Bedeutung: Der Rauschfaktor F ist das Verhältnis der Signal-zu-Rausch-Verhältnisse am Eingang und am Ausgang eines Bausteins, F = SNR_in / SNR_out. Linear skaliert ist F ≥ 1; je größer F, desto größer die Beeinträchtigung des SNR. In der Praxis wird der Rauschfaktor oft in Dezibel angegeben als NF = 10 log10(F), der sogenannten Rauschzahl oder Rauschfaktor in dB.

Physikalische Interpretation: F gibt an, wie viel zusätzliches äquivalentes Rauschen ein Bauteil dem Eingangsignal hinzufügt, relativ zu dem vorhandenem Rauschen. Er hängt von Verlusten, Interferenzen und den internen Rauschquellen der Bauelemente ab. Eine gängige Beziehung ist F = 1 + Te / T0, wobei Te die äquivalente Rauschtemperatur des Bauteils und T0 eine Referenztemperatur (typisch 290 K) ist.

Kaskadierung und Messung: In einer Kette mehrerer Verstärker gilt das Friis-Formel: F_total = F1 + (F2 − 1)/G1 + (F3 − 1)/(G1 G2) ..., wobei Gi die linearen Durchsatz-Gewinne der Vorstufen sind. NF wird mess- und spezifikationsabhängig über Bandbreite ermittelt und ist frequenzabhängig. Typische Werte reichen von unter 1 dB für hochwertige Rauschquellen bis mehrere dB für breite Empfänger.

Zusammenfassung: Der Rauschfaktor ist ein zentrales Maß zur Beurteilung der Rauschleistungsleistung von Bauteilen und Systemen. Er hilft, die Bitfehlerrate in Kommunikationssystemen und die Empfindlichkeit von Empfängern zu prognostizieren.