Rauschdioden

Rauschen ist ein statistisch auftretendes, zufälliges, meist unerwünschtes Signal mit großer Bandbreite in vielen Anwendungsgebieten der Elektronik:

• in elektronisch verstärkten akustischen Signalen kann man es als ein zusätzliches konstantes Zischen hören,
• in Bildern oder Videosequenzen ist es als punktweise auftretende zufällige Änderung in Helligkeit und Farbinformation erkennbar, auf einem PPI-Scope in einem Radargerät ist es erkennbar als kleine Punkte, die wie ein Grauschleier sich auf der gesamten Fläche des Bildschirmes ausbreiten,
• auf einem Oszilloskope ist es als Rauschspannung messbar und auf einem A-Scope des Radargerätes erscheint es wie ein Rasenteppich auf der Auslenklinie.

Rauschen wird meist dann als störend empfunden, wenn es sich über sehr schwache Nutzsignale überlagert, wie sie bei Radarempfängern verarbeitet werden. Unter Rauschen versteht man ein nach statistischen Gesetzmässigkeiten schwankendes Signal. Rauschen, das alle Frequenzen mit gleicher Amplitude enthält, nennt man „Weisses Rauschen”. Der Begriff ist angelehnt an das Weiße Licht, welches sich bei additiver Farbmischung aus allen Farben gleichmäßig zusammensetzt. Dem gegenüber steht der Begriff des „farbigen Rauschens”, welches frequenzabhängig ist und meist ein Spektrum von 1/ƒ aufweist. Rauschen tritt in fast allen elektronischen Baugruppen auf und hat verschiedenste Ursachen.

Die Rauschquellen können außerhalb und innerhalb der Schaltung liegen. Außer der Signalleistung wird auch eine Rauschleistung (Störleistung) über die Antenne aufgenommen. Diese Rauschleistung ist abhängig von der Frequenz ƒ sowie der Bandbreite B des Empfängers. Die effektive Rauschtemperatur der Antenne wird oft als abhängig von dem Höhenwinkel genannt. Das liegt an der Richtung des empfangenen Rauschens: die Störleistung kann von außerirdischen Strahlungsquellen, hauptsächlich in der Milchstrasse, herrühren (galaktisches oder kosmisches Rauschen), aber auch von der Absorption elektromagnetischer Strahlung in der Atmosphäre und vom Wärmerauschen der Erde. Da dieses Rauschen nicht von den schwachen reflektierten Radarechos unterschieden werden kann, wird es genau wie das Radarecho durch alle Verstärkerstufen des Empfängers mit verstärkt.

Rauschquellen innerhalb der Schaltung erzeugen ebenfalls eine Rauschleistung, deren häufigste Ursachen Halbleiterrauschen und thermisches Rauschen ohmscher Widerstände oder Leitwerte und das Stromrauschen von Ladungsträgerströmungen sind. Das thermische Rauschen beruht auf der regellosen Bewegung der zum Stromfluss beitragenden Ladungsträger in den Widerstandsmaterialien. Der zeitliche Mittelwert dieses Stromes ist Null, der quadratische zeitliche Mittelwert dagegen nicht.