Die Rauschzahl moderner SDR-Empfänger hängt stark vom verwendeten Modell und der Architektur ab, liegt typischerweise im Bereich von 4 bis 10 dB.`Der bekannte RTL-SDR Stick mit dem R820T-Tuner hat eine gemessene Rauschzahl von etwa 5 entspricht ca. 7 dB bei einer Bandbreite von 500 Hz und einer Frequenz von 145 MHz. Hochwertigere SDRs wie der Airspy oder SDRplay erreichen oft niedrigere Rauschzahlen, da sie bessere Vorverstärker und Filter verwenden.
Die Rauschzahl ist entscheidend für die Empfindlichkeit eines Empfängers – je niedriger, desto besser kann er schwache Signale vom Rauschen unterscheiden. Besonders bei schwachen Signalen oder im Kurzwellenbereich macht das einen großen Unterschied.
Nehmen wir die Verlustzahlen aus dem Kommentar „Litze oder Volldraht“, dann verbleiben bei einer Transceiver Leistung von 450 W nur noch 140 W für die Abstrahlung, ohne Gewinn der Antenne. Da wir S = 1 eingestellt haben, berechnet sich die verfügbare Dämpfung aus der Beziehung: Dv = 10 log (450 / 140) = 5.07 dB.
Hat der SDR Rx eine Rauschzahl von 7 dB, ist die Gesamtrauschzahl, bezogen auf die Umgebungstemperatur F = 12.06 dB.
Durch die Verluste, die wie ein vorgeschaltetes Dämpfungsglied wirkt, haben wir das Rauschen des Empfänger erheblich verschlechtert. Immerhin sind 5,06 dB mehr als eine S-Stufe. Daher beschweren sich viele OM`s darüber, dass sie leise Stationen nicht aufnehmen können. Der Grund sind die Verluste in der eigenen Antennenanlage wegen falscher Dimensionierung.
Auf einer Zuleitung zur Antenne besteht immer ein VSWR abweichend von 1, daher kommen weitere Verluste durch stehende Wellen hinzu, die den Empfangspegel weiter reduzieren, denn es gibt in der realen Welt keine Antennenzuleitung mit einem
VSWR = 1.
Zum Glück haben die meisten Antennen einen rauschfreien Gewinn in bestimmte Richtungen so, dass das Signal/Rauschverhältnis um diesen Gewinn angehoben wird, ohne das Rauschen zu vergrößern, z.B. hat ein Dipole einen Gewinn von 2.15 dBi.
Beispiel:
Der beliebte RTL-SDR-Stick mit dem R820T-Tuner hat eine gemessene Rauschzahl von etwa 5 (entspricht ca.7 dB bei einer Bandbreite von 500 Hz und einer Frequenz von 145 MHz.
Die Rauschzahl ist entscheidend für die Empfindlichkeit eines Empfängers – je niedriger, desto besser kann er schwache Signale vom Rauschen unterscheiden. Besonders bei schwachen Signalen oder im Kurzwellenbereich macht das einen großen Unterschied.
Beispiel:
Der lineare Wert der Rauschzahl von 12,06 ist 16,07 und daraus die Rauschtemperatur der Anlage Te = (16,07−1)⋅290 K ≈ 4.370 K und die Rausch-Urspannung Un ca. 0,55 μV effektiv an 50 Ohm bei einer Bandbreite von 2.5 KHz.
S-Werte und ihre Spannungsäquivalente (effektiv, an 50 Ω):
S-Wert, Spannung RMS, dBm
S1 0,20 μV , –121 dBm
S3 0,63 μV, –113 dBm
S5 2,00 μV, –105 dBm
S7 6,30 μV, – 97 dBm
S9 50,0 μV, – 73 dBm
S9+20 dB 500 μV, – 53 dBm
S9+40 dB 5,00 mV, – 33 dBm
Diese Werte basieren auf der IARU-Richtlinie, wonach S9 einem Pegel von –73 dBm an 50 Ohm entspricht, was etwa 50 μV RMS-Spannung bedeutet. Pro S-Stufe wird der Pegel idealerweise um 6 dB erhöht oder verringert.
Zum besseren Verständnis berechnen wir die Gesamtrauschzahl bestehend aus den beiden Vierpolen: Dämpfungsglied und SDR Empfänger nach der Friischen Gleichung. Dazu müssen alle dB Werte entlogarithmiert werden.
Es werden F1= 3,21, F2 = 5,01, der Gewinn des Dämpfungsgliedes G1= 0,311 – also ein Verlust. Eingesetzt in die Gleichung wird
F ges = 3,21+ (5,01−1) / 0,311 = 16,10 und wieder in dB Fges =10⋅log(16,10) ≈ 12,07 dB – siehe oben. Ein Dämpfungsglied rauscht immer mit der verfügbaren Dämpfung Dv, unabhängig von der Anpassung am Ein- und Ausgang.
Das Beispiel zeigt wie katastrophal das Rauschen einer KW-Anlage durch falsche Dimensionierung uns die Freude am Amateurfunk verleidet wird. In diesem Fall hat der Empfänger ein Grundpegel von rund S 3. Geht man noch von einem SNR von 10 dB aus, können nur Stationen ab etwa S4 bis S5 aufgenommen werden – schwache Stationen verbleiben im Rauschen und den auf KW üblichen Störungen verborgen – alles nur wegen falscher Ausführung der Antennenanlage und was ist mit DX?
Dr. Walter Schau, DL3LH
