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Rauschen
Eine Einführung zum Verständnis elektrischer Schwankungserscheinungen
von Heinz Bittel und L. StormInhaltsverzeichnis
- 1. Einleitender Überblick.
- 1.1. Beobachtung des Rauschens; ein Beispiel.
- 1.1.1. Quadratische Mittelwerte für das Rauschen.
- 1.1.2. Ursachen für Verstärkerrauschen und für thermisches Widerstandsrauschen.
- 1.1.3. Mittelwertbildung und Schwankungen der Beobachtung.
- 1.1.4. Vergleich mit der Optik.
- 1.2. Historische Bemerkung.
- 2. Das thermische Rauschen.
- 2.1. Rauschspannungen und Rauschströme in linearen Schaltungen.
- 2.1.1. Quellen für das Rauschen eines Widerstandes.
- 2.1.2. Serien-und parallelgeschaltete Widerstände.
- 2.1.3. R-C-Kreis.
- 2.1.4. Der passive Zweipol.
- 2.1.5. Resonanzkreise.
- 2.1.6. Filterung des Rauschens.
- 2.1.7. Resonanzkreise mit zwei Widerständen.
- 2.2. Ableitung der Nyquist-Beziehung.
- 2.2.1. Gültigkeit des Gleichverteilungssatzes für einen elektrischen Schwingungskreis.
- 2.2.2. Thermisch angeregte Eigenschwingungen einer Leitung.
- 2.3. Abweichungen vom thermischen Gleichgewicht; Rauschtemperatur eines Zweipols.
- 2.3.1. Widerstände mit unterschiedlichen Temperaturen.
- 2.3.2. Wärmeübertragung durch Rauschströme.
- 2.3.3. Rauschtemperatur eines linearen Zweipols.
- 2.4. Das Rauschen von Antennen.
- 2.4.1. Strahlungswiderstand einer Dipolantenne.
- 2.4.2. Die Dipolantenne als Empfänger für Temperaturstrahlung.
- 2.4.3. Hochfrequenzgrenze des thermischen Widerstandsrauschens.
- 2.4.4. Die effektive Antennentemperatur.
- 3. Der Schrot-Effekt.
- 3.1. Die Sättigungsdiode.
- 3.1.1. Die Schottky-Beziehung.
- 3.1.2. Fragen der Impulsdichte und der Amplitudenverteilung.
- 3.1.3. Frequenz-Spektren für Schrot-Rauschen.
- 3.1.4. Stromquelle für das Schrot-Rauschen einer Röhre.
- 3.1.5. Einfluß der thermischen Elektronengeschwindigkeit.
- 3.2. Dioden.
- 3.2.1. Die Vakuumdiode im Anlaufgebiet.
- 3.2.2. Halbleiterdioden.
- 3.2.3. Der Funkel-Effekt.
- 3.2.4. Schwächung durch Raumladung.
- 3.3. Verstärker-Röhren.
- 3.3.1. Die Ersatzschaltung der Triode.
- 3.3.2. Das niederfrequente Verhalten der Triode.
- 3.3.3. Gitter-Rauschen.
- 3.3.4. Stromverteilungsrauschen.
- 3.4. Stromrauschen.
- 3.4.1. Definition des Stromrauschens.
- 3.4.2. Die Stoffgröße ? (f).
- 3.4.3. Ein einfaches Modell für das Rauschen von Halbleitern.
- 3.4.4. Das 1/f-Rauschen als Volumeneigenschaft.
- 3.4.5. Der Bolometer-Effekt.
- 3.5. Transistoren.
- 3.5.1. Schrot-Rauschen des Flächentransistors.
- 3.5.2. Beschreibung durch Stromquellen.
- 3.5.3. Rauschzahl.
- 3.5.4. Feldeffekt-Transistor.
- 3.6. Rauschen von Ferromagnetika.
- 3.6.1. Magnetisierungsvorgänge und Verlustmechanismen.
- 3.6.2. Nyquist-Rauschen.
- 3.6.3. Barkhausen-Rauschen.
- 3.6.4. Abschätzung des Barkhausen-Rauschens.
- 3.6.5. Deutung eines Spektrums.
- 3.7. Rückblick und Vergleich.
- 3.7.1. Kennzeichen des Schrot-Rauschens.
- 3.7.2. Das 1/f-Spektrum.
- 4. Die thermische Unruhe elektromechanischer Systeme; corpus-culare Behandlung des thermischen Rauschens.
- 4.1. Die Brownsche Bewegung des Galvanometers.
- 4.1.1. Die elektrische Ersatzschaltung.
- 4.1.2. Schwankungserscheinungen im Zustand des thermischen Gleichgewichts.
- 4.1.3. Grenzempfindlichkeit und Abweichung vom thermischen Gleichgewicht.
- 4.2. Betrachtungen aus der kinetischen Gastheorie.
- 4.2.1. Die Nyquist-Beziehung für die Schwankungen eines Torsionspendels.
- 4.2.2. Corpusculare Behandlung des thermischen Rauschens eines metallischen Leiters.
- 4.2.3. Grenzen für die Verwendbarkeit der Nyquist-Beziehung.
- 4.3. Das Rauschen von Mikrophonen.
- 4.3.1. Thermische Unruhe einer Membran.
- 4.3.2. Die elektrische Rauschspannung des Mikrophons.
- 4.3.3. Der piezoelektrische Wandler.
- 5. Das Rauschen von Vierpolen.
- 5.1. Übertragung von Rauschspannungen durch lineare Vierpole.
- 5.1.1. Übertragung von Signalen.
- 5.1.2. Transformation der Autokorrelationsfunktion.
- 5.1.3. Transformation des Leistungsspektrums.
- 5.1.4. Korrelation zwischen Eingangs-und Ausgangsrauschen.
- 5.1.5. Überlagerung von Rauschspannungen.
- 5.1.6. Spezielle Vierpole.
- 5.2. Das Eigenrauschen linearer Vierpole.
- 5.2.1. Die Vierpolgleichungen.
- 5.2.2. Ersatzquellen für das Eigenrauschen.
- 5.2.3. Transformation der Ersatzquellen.
- 5.2.4. Berechnung von Leistungsspektren aus den Ersatzquellen.
- 5.2.5. Die Rauschzahl linearer Vierpole.
- 5.2.6. Rauschanpassung.
- 5.3. Rauschen gekoppelter Vierpole.
- 5.3.1. Ersatzschaltungen.
- 5.3.2. Rauschzahl gekoppelter Vierpole.
- 6. Die Messung von Frequenzspektren.
- 6.1. Leistungsspektren.
- 6.1.1. Aufbau eines Spektrometers.
- 6.1.2. Eichung.
- 6.1.3. Statistische Schwankungen der Anzeige.
- 6.2. Kreuzspektren.
- 6.2.1. Aufbau eines Korrektors.
- 6.2.2. Statistische Schwankungen der Anzeige.
- 6.2.3. Messung kleiner Rauschleistungen mit einem Korrelator.
- 7. Mathematische Hilfsmittel.
- 7.1. Begriffe und Sätze der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der Theorie der stochastischen Prozesse.
- 7.1.1. Der stochastische Prozeß.
- 7.1.2. Zufällige Variable, Verteilungsfunktionen, Wahrscheinlichkeitsdichten.
- 7.1.3. Verbundwahrscheinlichkeiten, bedingte Wahrscheinlichkeiten.
- 7.1.4. Statistische Unabhängigkeit und Abhängigkeit.
- 7.1.5. Mittelwerte, Momente.
- 7.1.6. Kovarianz, Autokorrelationsfunktion, Kreuzkorrelationsfunktion.
- 7.1.7. Autokorrelationsfunktion linearer Systeme.
- 7.1.8. Charakteristische Funktion.
- 7.2. Spezielle stochastische Prozesse.
- 7.2.1. Stationärer Prozeß.
- 7.2.2. Ergodischer Prozeß.
- 7.2.3. Markoff-Prozeß.
- 7.2.4. Poisson-Prozeß.
- 7.2.5. Gauß-Prozeß.
- 7.3. Frequenzspektren.
- 7.3.1. Leistungsspektrum.
- 7.3.2. Kreuzspektrum.
- 7.3.3. Leistungsspektrum des Poisson-Prozesses.
- 7.3.4. Leistungsspektrum für statistisch abhängige Impulsfolgen.
- 7.4. Einige wichtige Verteilungen.
- 7.4.1. Binomische Verteilung.
- 7.4.2. Poisson-Verteilung.
- 7.4.3. Eindimensionale Gauß-Verteilung.
- 7.4.4. Mehrdimensionale Gauß-Verteilung.
- 7.4.5. Aus der Gauß-Verteilung abgeleitete Verteilungen.
- Literatur.
- Namen- und Sachverzeichnis.