Rauschzahl messen Wie sich Messgenauigkeit und Durchsatz erhöhen lassen

Die genaue Bestimmung der Rauschzahl ist ein wichtiger Faktor in Entwicklung und Produktion. Anhand des PNA-X mit Quellkorrektur zeigen wir Ihnen, wie hochgenaue Ergebnisse erzielt werden können.

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Keysight Technologies Deutschland GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Am Eingang fast jedes HF- oder Mikrowellenempfängers findet sich ein rauscharmer Vorverstärker, ein so genannter Low Noise Amplifier (LNA). Dieser Vorverstärker soll das Eingangssignal verstärken und dabei dem Signal möglichst wenig Rauschen hinzufügen. Die Empfindlichkeit eines Empfängers, also seine Fähigkeit, Signale vom Umgebungsrauschen zu trennen, wird oft von der Qualität des LNAs bestimmt. Ein wesentliches Bewertungskriterium das beschreibt, wie viel oder wie wenig zusätzliches Rauschen der LNA dem Signal hinzufügt, nennt sich Rauschfaktor.

Der Rauschfaktor ist definiert als Quotient des Rauschabstandes am Eingang durch den Rauschabstand am Ausgang. Bei jedem real existierenden Verstärker ist der Rauschabstand am Ausgang geringer als am Eingang, daher ist der Rauschfaktor immer <1. Üblicherweise werden zwei weitere Größen benutzt, wenn die Verschlechterung des Rauschabstands beschreiben werden soll: die Rauschzahl NF (Noise Figure) und die Effektive Eingangstemperatur Te.

Die Rauschzahl ist einfach der Rauschfaktor in Dezibel ausgedrückt NF = 10·log(F) (Formel 2). Te ist nicht die tatsächliche, physikalische Temperatur des Verstärkers, sondern eine theoretische Temperatur in Kelvin eines Eingangswiderstandes, der einem perfekten, also absolut rauschfreien Objekt die gleiche Menge Rauschen zufügen würde wie es das reale Messobjekt sedlbst tun würde. Te verhält sich zum Rauschfaktor folgendermaßen: Te = 290 · (F-1). Üblicherweise ist für LNAs die Rauschzahl angegeben, bei Rauschzahlen unter 1 dB hingegen wird oft Te verwendet.

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