Rauschen (Elektrosensibilität)

Kuddel, Mittwoch, 24.09.2008, 00:59 (vor 5891 Tagen) @ Siegfried Zwerenz

Sie sprechen das Thema „Rauschen“ an. Das ist ein interessantes Themenfeld, auf das ich in einem anderen Experiment noch im Detail zurückkommen werde. Für leitende Materie hatte ich einmal, zusammen mit der Bürgerwelle Schweiz, folgende Tabelle zusammengestellt:

In der Tabelle haben Sie die in einem Widerstand entstehende thermische Rauschleistung angegeben, welche durch die Bewegung der freien Elektronen bei Temperaturen von 300 Kelvin entsteht.
Diese errechnet sich zu P=4kTB, hat jedoch mehr "akademischen" Wert.
k=Boltzmannkonstante 1,38*10exp-23J/K // T=Temperatur in Kelvin // B=Bandbreite in Hz
Diesem Widerstand können Sie nämlich nur ein Viertel der Leistung entnehmen, da sie einen gleichgroßen Lastwiderstand in Reihe schalten müssen (Leistungsanpassung) und sich dadurch der Rauschstrom halbiert.
Da P=I²*R mit I=1/2 viertelt sich damit die abgegebene Leistung.
Aus diesem Grund finden Sie in anderen Literaturquellen die Formel P=kTB für die "entnehmbare" Rauschleistung.

Sie sagen nun, dass jede Materie Radiowellen abstrahlt. Damit habe ich so meine Schwierigkeiten. Haben Sie darüber Informationen, wie man sich das vorstellen muss, bzw. rechnen kann?

Das ist nicht ganz einfach (und übersteigt auch meine bescheidenen Fähigkeiten), denn wieviel Rauschleistung entsteht hängt von der Temperatur und der Zahl der freien Elektronen im Material ab (Leitfähigkeit, Verlustfaktor), und zum anderen davon, wie gut das Material elektrisch an den Wellenwiderstand des Raumes (377Ohm) angepasst ist.

Wenn Sie eine Antenne eines empfindlichen Empfängers (z.B. SAT-Spiegel) gegen den Erdboden richten (ca 300K) oder sich davor stellen, können Sie gegenüber Ausrichtung in den freien Himmel (Rauschtemperatur wenige Kelvin) eine geringfügige Zunahme des Rauschens am Empfängerausgang feststellen. Noch deutlicher ist der Effekt natürlich, wenn Sie eine Antenne auf die (heiße) Sonne ausrichten.

Dass eine Sendeantenne Rauschen abstrahlt, geht aus der obigen Tabelle hervor. Ich nehme dafür folgendes Modell: Die Sendeantenne ist mit einem 50 Ohm Abschlusswiderstand am Speisepunkt abgeschlossen. Nun speist dieser Abschlusswiderstand seine thermische Leistung von 16,34fW/MHz in die Antenne ein.

Nein, im kurzgeschlossenen Abschlußwiderstand entstehen zwar (intern) 16fW/MHz (bei 300k), aber er kann bei Leistungsanpassung nur 4fW/MHz in die Antenne einpeisen (siehe oben).

Die Antenne muss nun diese Leistung abstrahlen. Die Antenne wird durch Ihre Impedanz auch rauschen, aber da sich Abschlusswiderstand und Antenne gegenseitig belasten, hebt sich dieser zusätzliche Beitrag auf?!?

Der eigene ohmsche Widerstand der Antenne ist gering (Metall=niederohmig) , bzw dessen Rauschbeitrag vernachlässigbar relativ zum Abschlußwiderstand (50Ohm).
Was die Antenne aber macht, ist die 50 Ohm des Abschlußwiderstandes an den Wellenwiderstand des freien Raumes (377Ohm) anzupassen, so daß die Leistung von 4fW/MHz abgestrahlt werden kann (innerhalb der Bandbreite der Antenne), bzw im Gegenzug die vom "Raum" aufgenommene Energie optimal an den Lastwiderstand abgegeben wird. Um diese winzige abgestrahlte Leistung nachzuweisen, welche durch den Abstand zur "Meßantenne" zusätzlich gedämpft würde (Pathloss), bräuchten Sie allerdings einen Empfänger mit einer extrem geringen Eigen-Rauschtemperatur und eine Meßumgebung, die nicht selbst mehr abstrahlt, als ihr Testobjekt. Das ließe sich praktisch nur im Weltraum realisieren.

Wie das jedoch bei Isolatoren gehen soll, ist mir schleierhaft.

Ein ideales Dielektrikum erzeugt keine Rauschleistung, ein reales Dielektrikum hat jedoch einen Verlustfaktor, welcher ebenfalls thermische Rauschleistung erzeugt, bekannt als "dielektrisches Rauschen".
Elektrolyte, bzw Fleisch hat einen sehr hohen Verlustfaktor (sonst würde es ja auch keine Mikrowellen absorbieren) und erzeugt mehr Rauschen, als z.B. Teflon.