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Inhalt

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Thermisches Rauschen

Johnson-Nyquist-Rauschen, Wärmerauschen

Mit thermischen Rauschen (Johnson-Nyquist-Rauschen, Wärmerauschen) werden die Spannungsschwankungen in leitfähigen Materialien bezeichnet, die durch die ungleichmäßigen Bewegungen von Ladungsträgen bei Wärmeeinwirkung verursacht werden.

Thermisches Rauschen (Rauschleistung PN):

PN = T Δf kB =
1
/ 4
UR IR
4 T Δf kB = UR IR     [ W ]

PN = Rauschleistung [W]
kB = Boltzmann-Konstante [JK-1]
T = absolute Temperatur [K]
Δf = Rauschbandbreite [Hz]
UR = Rauschspannung [V]
IR = Rauschstrom [A]

L(PN): Thermisches Rauschen

Ursächlich für das thermische Rauschen ist die Wärmebewegung aller Teilchen (Brownsche "Molekular"Bewegung) in Flüssigkeiten, Gasen und Feststoffen.

Entsprechend bewegen sich auch freie Elektronen in leitfähigen Materialien wie Kabeln, Widerständen oder auch Antennen in Abhängigkeit von der Temperatur T und führen dadurch zu Spannungsschwankungen.

Diese an Wirkwiderständen R auftretenden, kleinen Rauschspannungen UR sind frequenzunabhängig, verhalten sich aber linear zur Frequenzbandbreite Δf und Temperatur T der leitfähigen Materialien.

⇒ Frequenz
⇒ Kelvin
⇒ Rauschen
⇒ Rauschleistung
⇒ Weißes Rauschen

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Quellen

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