18
Beme kungen
zum
Rauschen
on
Vie polen
FREQUENZ
41
(1987)
1/2
Beme kungen
zum
Rauschen
on
Vie polen
Commen s
on
Noisy
Fou poles
Von
Ka l-Heinz
Löche e
Mi eilung
aus dem
Ins i u
i
Hoch equenz echnik
de
UNIVERSITÄT
HANNOVER
( o m.
TH)
He n
P o .
D .-Ing.
F. W.
Gundlach
und
He n
P o .
D .
phil.
D .-Ing.
habil
K.
F anz
zum
75.
Gebu s ag gewidme
Übe sich :
Es
wi d
au ein
P oblem
bei de
Anwendung
de
F iis'schen
Fo mel
ü
die
Ke enschal ung
auschende
Vie pole
sowie
au den
Ein luß
des
Las -Rauschens
bei de
Bes immung
de
Rausch empe a u eines
Vie pols
hingewiesen.
Abs ac :
Emphasis
is
d awn
o a
p oblem wi h
he
applica ion
o he
F iis
o mula
o
cascaded noisy
ou poles
as
well
as o he
e ec
o
load noise
in
de e mining
he
noise empe a u e
o a
ou pole.
Fü die
Dokumen a ion:
Vie pol-Rauschen
/
F iis-Fo mel
/
Las -Rauschen
/
Rauschmeß echnik
1.
Ke enschal ung zweie Vie pole
Die
Rauschzahl
F
eines Vie pols wi d übliche weise
als
Quo ien
de
Signal-Rausch-Ve häl nisse
am
Vie pol-Ein-
gang
und
-Ausgang
de inie
(z.
B. [l,
Gl.
(4)];
s.
hie zu auch
die
ühe en
A bei en übe
Emp änge emp indlichkei
[2]).
Die
Anwendung diese De ini ion
au die
Ke enschal ung
zweie auschende Vie pole
üh
au
die
F iis'sche
Fo mel
nämlich
u.a.
om
Gene a o lei we
yg
und on
dessen
Rausch empe a u
Tg
ab (s.
z.B.
[3a]):
'=F(yg,7V)=]
(3)
(D
hie in
is
T (yg)
die
Rausch empe a u
des
Vie pols.
Fü die
G ößen
F
und
F2
in (1)
gil
nun,
aus üh lich gesch ieben,
Hie in
is
F1
bzw.
F2
die
Rauschzahl
des
e s en bzw. zwei en
Vie pols
und
L l
de
e ügba e Leis ungsgewinn
des
e s en
Vie pols.
Gl. (1)
soll
im
olgenden anhand
on
Bild
l
abgelei e we den.
Nach
de
o.g.
De ini ion
is
*
/*
—
1
-L.
—
H
_
E"
E·
_ 1
=
,
2=1
(4)
S3/N3'
d.h.
auch
S2/N2
S2/N2
De
„Gene a o lei we "
am
Eingang
des
Vie pols
2 is
also
(sinn olle weise)
de
Ausgangslei we
üi
des
e s en
Vie pols;
als
seine Rausch empe a u wi d jedoch
de
We
Ts
ü den
Gene a o
yg
am
Eingang
de
Ke e benu z .
Dagegen
is
(5)
Hie in besch eib
de
e s e (zwei e) B uch
den
Quo ien-
en
de
Signal-Rausch-Ve häl nisse
am
Eingang
und
Aus-
gang
des
Vie pols
l
(2).
Es
müß e
also
Fi-F;
(2)
wobei
Tg die
a sächliche Rausch empe a u
in de
Ein-
gangsebene
des
Vie pols
is ,
nämlich
·
Lyl
=
Tg
·
Lyl
·
sein; dieses E gebnis s imm
o enba
nich
mi (1)
übe ein.
.•De
scheinba e Wide sp uch e klä sich dadu ch,
daß mi
den
Symbolen
F,
in (1) und
F·
in (2)
e schiedene G ößen
bezeichne we den.
Die
Rauschzahl eines Vie pols häng
d.h.
in
Ve bindung
mi (3)
Gene a o
S|.W,
Vie pol
1
S2,W2
Vie pol
2
Bild
l:
Ke enschal ung auschende
Vie pole
Dami
olg
aus
(2),
(4) und (5)
F
F>
F>
F
l
,
**(^
F+
'Ke e
=
'
*2
=
l·
l+^—
-
^
=
+
L
1g'L' l' l_
in
Übe eins immung
mi de
e au en
Gl.
(1).
Be ei ges ell on | Technische In o ma ionsbiblio hek Hanno e
Angemelde
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FREQUENZ
41
(1987)
1/2
Beme kungen
zum
Rauschen
on
Vie polen
19
Vie pol
1
Vie pol
2
Gene a o
/g.
7g
Las yL
Vie pol
2
Vie pol
1
Bild
2:
Zu
E läu e ung
de
Rausch-Gü ezi le
(Rauschmaß) eines
Vie pols
»1
1
(*
"l
Rauschende
Vie pal
»2
L H
JOus
U2=UL
L"
Rauschende
Las
Bild
3:
Rauschende Vie pol
mi
auschendem
Gene a o
und
auschende
Las
De
o s ehend e läu e e Un e schied
is
auch
zu
beach en, wenn
die on
Ro he
und
Dahlke
de inie e
Rausch-Gu ezi e
eines Vie pols
[4]
(6)
Ly
(=
Rauschmaß nach Haus
und
Adle
[5])
au dem Weg
übe
die
F iis'sche
Fo mel
einge üh
wi d, nämlich
als
An wo
au die
F age:
Welche
de
beiden Ano dnungen
in
Bild
2
besi z
die
kleine e
Ke en auschzahl?
Die
übliche
A gumen a ion
e läu
so:
E1
1
Ano dnung
1-2:
F1_2
=
F1+-|—;
Ano dnung
2—1:
F2_1
=
F2
LV2
Die
Fo de ung
Fl,2
<F2_
üh
nach
(6) au
Mi<M2.
Aus üh lich
gesch ieben
is
abe
mi
und
l+y.
2.
Ein luß
des
Las auschens
au die
Rauschzahl
Bei
de
Be echnung
de
Rauschzahl eines Vie pols
gemäß
de
eingangs gegebenen De ini ion wi d
das
Rau-
schen
de
Las e nachlässig
ode
in die
Folges u e
einge echne , also eben alls o mal eliminie .
Au
diese
Inkonsequenz
is in de
Li e a u na ü lich schon sei
langem
hingewiesen wo den
(s.
z.B.
[7]):
Sie
e älsch
die
wi klichen
Ve häl nisse insbesonde e
bei
Re lexions e -
s ä ke n
mi
einem nega i en Real eil
des
Ausgangslei we -
es, denn
do
wi d
das on de
Las
zum
Ve s ä ke aus-
gang
anspo ie e
Rauschen
soga
e s ä k
zu
Las
e lek ie ,
on de es wie ein
Rauschleis ungsan eil
des
Vie pols gewe e wi d.
- In [7]
wi d na ü lich auch
au
die
Möglichkei
hingewiesen, diesen An eil du ch einen
o die
Las geschal e en gekühl en
Isola o
zu
eduzie en.
-
Im
olgenden wollen
wi
dahe einen auschenden
Vie pol
in
Ve bindung
mi
eine auschenden Las be ach-
en
und die
Leis ungsbilanz
am
Ausgang
des
Vie pols
au s ellen
(Bild
3).
Du ch
die
Ebene
L—
L'
wi d ne o
die
Wi kleis ung
PL
=-
Re(nL
·
i )
=-
Re(ML
·
[>L
·
«L-
i iL]*)
anspo ie . Un e Benu zung
de
Gene a o gleichung
mi
(2)
ij(2)
mi
i,
=
Signal-
l
Eins ömung
des
Gene a o s
i ,g
=
Rausch-
j
in
Bild
3
Die
übüche
A gumen a ion
gu
also
nu
ü
den
Sonde all
sowie
de
Gleichungen
des
auschenden Vie pols
(s.
z.
B.
F (y
,)
=
^ü ii,
TJ,
F2(yg,
T.)
=
'
'"
~*
[4]>
[3b])
bzw.
s.
hie zu auch [5b,
S.
1518]
und
[6a].
>
>
2:
E sa z-Rauschs omquellen
des
Vie pols)
olg
zunächs
«L=-
3*21
_(3
(7)
Be ei ges ell on | Technische In o ma ionsbiblio hek Hanno e
Angemelde
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20
Beme kungen
zum
Rauschen
on
Vie polen
41
(i98?)
i/;
und
hie aus
mi
Gene a o
Vie pol
L,.T,
y
(1)
'aus
Eichlei ung
„
y
12)
'aus
Las
l
. l
'Kl
~
*K2
l
(/c:
Bol zmann-Kons an e)
sowie
mi dem
ausgangssei igen
Re lexions ak o
mi
und dem
Übe agungsgewinn
des
Vie pols
4Reyg-ReyL-|y21|2
schließlich
PL=4ReVI
2
+4 cReV( g+T )A/|- cTL.
Bild
4:
Zu
Messung
de
Vie pol-Rauschzahl
nach
de
^-Me hode
(8)
Auße dem
is (s. z. B.
[6b])
wobei
T die
Tempe a u
de
( he misch auschenden)
Eichlei ung
is .
Zwischen
L
Fich
und
L i>Eich
bes eh
de
Zusammenhang
4ReyL-Reya2>.
dami
olg
aus
(10)
,2
Fü
Vie pole
mi
Reyaus<0
(zumindes
in de
Umge-
bung
de
Resonanz)
| | > l,
so
daß
PL
du ch
das
Las au-
schen e höh wi d
[7].
Fü
Vie pole
mi |
|<1
wi d
dagegen
PL
en sp echend e minde .
Da aus
da
man
abe nich
den
Schluß
ziehen,
daß in
diesem
Fall
du ch
E höhung
on
iL
bzw.
TL
die
Emp indlichkei
des
Sys ems
ges eige we den kann (nämlich
solange,
bis de
Rauschan-
eil
in
PL
ganz e schwunden
is ).
Fü die
Emp indlichkei
is
ielmeh
|uL>e |2
bzw.
die
gesam e
in
yL
umgese z e
Wi kleis ung
P=-
ReML('L
+
i iL)*
=
ReyL
·
|uL.e
|2
e an wo lich
[2].
Aus (7) und (8)
olg
nun
i^
+
4 eReyg-( g+T )-A/
•
/]
|ML-e |2~4Reyg-ReyL
[2
Das
Rauschen
de
Las
e höh
also
das
Schwankungs-
quad a
|uLiC |2
und
e schlech e dami
die
Emp indlich-
kei
des
Sys ems,
was
auch anschaulich einleuch e .
Zu
Messung
de
Rauschzahl eines Vie pols bzw. seine
Rausch empe a u
T
wi d
bei de
sog.
y-Me hode
[6b]
zwischen Vie pol
und
Meßins umen
(=
Las ) eine Eichlei-
ung geschal e
(Bild
4).
Fü
die
e wei e e Schal ung gil dann
( gl.
(9))
•
|2_
Lü.Eich
·
£y. P
.p'sl2
|UL" l
-4Reyg-ReyL
[2
mi
yU>=/.2>
—
Die
Eichlei ung
is nun so
au gebau ,
daß in
ih em
Be iebsbe eich
die
Ein-
und
Ausgangslei we e p ak isch
unabhängig
on de
einges ell en Dämp ung sind. Wenn
man
also
bei
abgeschal e e Signalquelle
(|is|2
= 0)
ü
zwei
e schiedene Rausch empe a u en
Tgl,
Tg2
des
Gene a o s
die
Dämp ung
D =
l/L¥iEich
de
Eichlei ung jeweils
so
eins ell ,
daß in
beiden Fällen
|ML,e l2
denselben We
ha ,
kann
man
da aus
die
Rausch empe a u
T
des
Vie pols
e mi eln:
T_Tgl-yT 2
~
T
..
L<2>Eich
D,
-—
mi
y=-—=—
Dieses
(bekann e) E gebnis
is
unabhängig
om
Las au-
schen.
(9)
.
+
3
,
Wenn
dagegen
die
Messung
on
T
ohne Eichlei ung
du chge üh
wi d
(d.h.
o mal
L iEich
= l,
yiu^J'aus).
so
olg
aus
(11)
mi den bei den
Gene a o -Rausch empe a u-
en
Tgl,
Tg2
gemessenen We en
u(£ 2,
^ ( 2
-jeweils
bei
abgeschal e e Signalquelle
-
ReyL
(10)
T.,-
lML.C l
I42)« l2
ReyL
-1
Reyg
Be ei ges ell on | Technische In o ma ionsbiblio hek Hanno e
Angemelde
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FREQUENZ
41
(1987)
1/2
Beme kungen
zum
Rauschen
on
Vie polen
/Dielek ische
Wellenlei e
in de
In eg ie en
Op ik
21
Dieses E gebnis
is om
Las auschen abhängig.
Fü
we olle
Diskussionsbeme kungen
bedanke
ich
mich
bei
He n
D .-Ing.
W.
Moh .
Li e a u :
[1]
F äs,
H.
T.:
Noise
Figu e
o
Radio
Recei e s.
P oc.
IRE 32
(1944),
S.
419—422;
Discuss»·:
P oc.
IRE 33
(1945),
S.
125—127.
[2]
F iuu,K.:«)Ob«di Eini> «lliclik iBg e«z beimEinp «iKekk iscbe Wdleaiinil
ih e
E eichba kei
Elek .
Nach .
Tech.
16
(1939),
S.
92—96.
b)
Messung
de
—
— —
-
- - -
~
-
---_*
—»*
_,
-
_
'
"
Emp inE emp odBckkei
bei
ku zen
elek ischen
Welk».
Hoch equenz!,
n.
oakos ik
59
(1942),
S.
105—112.
S.
143—144.
c)
Enn änge anp indlichkei ,
in
Fonsch .
Hoch nouenz eduik
2
(1943)
S.
685—712,
Leipzig:
AkaT e lagsgeseD-
schall.
[3]
Meinke,
H.;
Gundlach,
F.
W.:
Taschenbuch
de
HocU eqneu eduik,
4.
Au l.
1986,
a)
S.D.24,
GL
(76),
b)
S.D.21,
GL
(55).
[4]
Ro he,
R;
Dahlie,
W.:
a)
Theo ie
auschende
Vie pole.
A ch,
ekk .
Cbe agnug
9
(1955),
S.
117—121.
b)
Theo y
o
Noisy
Fon noks.
P oc.
IRE
44
(1956)
S.
811
—
818.
[5]
Haus,
H.
A.;
Adle ,
R.
B.:
a)
In a ian s
o
linea
ne wo ks.
1956,
IRE
Connu ioa
Reco d
p
2,
S.
53—67.
b)
Op imum
»oise
pe onnance
o
linea
ampli ie s.
P oc.
IRE
46
(1958)
S.
1517—1533.
c)
Ci cui
heo y
o
linea
noisy
ne wo ks.
New
Yo k;
Wiley
1959.
[6]
Uuds o e ,
F.;
G a ,
H.:
Ranschn obkine
de
Nach ich en echnik
R.
OUenboo g
Ve lag:
Müncben
1981,
a)
S.
116,
b)
S.
121—123,
c)
S.
117.
[7]
Siegman,
A.
E.:
Mic owa e
So id-S a e
Mase s.
McG aw-Hill
1964,
S.
384—386,
S.
3%—397.
P o .
D .-bg.
Ka l-Heinz
Lock e ,
Am
Zollk ag
4,3012
Ungenhagen
l
(Eingegangen
am
28.8.1986)
Dielek ische
Wellenlei e
in de
In eg ie en
Op ik
Dielec ic Guides
in
In eg a ed Op ics
Von
Hans-Pe e
Nol ing*
Übe sich :
Die
un e schiedlichen An o de ungen
an
dielek ische Wellenlei e
de
monoli hisch in eg ie en Op ik
(je
nach Einsa z
als
Bes and eil e schiedene op ische Einzelkomponen en ode
als
op ische
Ve bindung zwischen Bauelemen en) we den insbesonde e
am
Beispiel eines
Wellenlängen-Mul i-
plexe s/Demul iplexe s
mi
Mäande -S uk u
und
eines
TE-TM-Modenkon e e s
disku ie .
Die
In eg a ion un e schiedliche op ische Bauelemen e e zwing eine Ve einhei lichung
de
Wellcnlci e -
auslegung.
Als
Komp omiß gegensä zliche Fo de ungen wi d
die
Kombina ion eines schwach-
und
eines s a k üh enden
(Rippen-)Wellenlei e s
zu
Abdeckung
de
wich igs en Leis ungsme kmale o -
geschlagen.
Abs ac :
Dielec ic guides
in
in eg a ed op ics
may
ha e
di e en
speci ica ions
as
pa s
o
op ical componen s
o
as
links be ween such componen s.
As
examples
o
wa eguide design wa eleng h
mul iplexe /
demul i-
plexe wi h
a
meande -s uc u e
and a
TE-TM-mode
con e e
a e
discussed. In eg a ion equi es
s anda diza ion.
As a
ade-o be ween
con adic ing
demands
we
p opose
o
combine weakly
and
s ongly guiding
( ib)-wa eguides
o
ul il
mos
o he
di e ing
equi emen s.
Fü die
Dokumen a ion:
Dielek ische Wellenlei e
/
monoli hisch in eg ie e Op ik
/
Mul iplexe /Demul iplexe
/
TE-TM-
Kon e e
Diese
Au sa z
wu de
aus
Anlaß
des 75.
Gebu s ages
on
He n
P o .
F. W.
Gundlach
e aß .
Die
adi ionellen
Ansä ze
de
Mik owellen echnik inden
auch
in de
In eg ie -
en
Op ik
ih e
Anwendung.
Die
Wellenausb ei ung
en lang
dielek ische
S uk u en s eh
hie
im
Mi elpunk
de
Be ach ung.
Ich
g a ulie e
He n
P o .
F. W.
Gundlach
he zlich
zum
Gebu s ag.
1.
Einlei ung
Die
In eg ie e Op ik wi d eine
de
Schlüssel echnolo-
gien
[1] zu
Realisie ung
des
In eg ie en B ei band e n-
meldene zes
(IBFN)
de
Deu schen Bundespos sein.
Ih
oblieg
die
kos engüns ige Massenp oduk ion
de
op o-
elek onischen Wandle
(OEW).
Wel wei
wi d
eine Meh -
achnu zung
de
Glas ase anges eb ,
wie sie
z.B.
ein
WeUenlängenmul iplexsys em
ode
die
kohä en e op ische
Übe agungs echnik bie en.
*
Hein ich-He z-Ins i u
ü
Nach ich en echnik Be lin GmbH
Bei
de
In eg a ion de a ige Sende-
und
Emp angsmo-
dule
[1]
we den elek onische
und
op ische Ve bindungen
benö ig .
Hie we den einige P obleme
de
op ischen
Ve bindung
disku ie .
Im
Mi elpunk
de
Be ach ung
s eh
de
dielek ische Wellenlei e . Seine Bedeu ung wi d
zunächs allgemein
und
dann
am
Beispiel
de
op ischen
Komponen en
Wellenlängen-Mul iplexe /Demul iplexe
(A-Muldex)
und
TE-TM-Kon e e
e läu e . Nach eine
ku zen
Besch eibung
de
Technologie-An o de ungen
wi d
die
P oblema ik eines S anda dwellenlei e s disku ie .
2.
Anwendung dielek ische Wellenlei e
in de
In eg ie en
Op ik
De
Beg i
In eg ie e
Op ik
kann
mi
„plana e
Op ik
ge üh e
Wellen" umsch ieben we den.
Das
Wo
„plana "
deu e dabei
au die
Ve wendung mode ne Dünnschich -
Technologien
und
Li hog aphie-Ve ah en
hin,
die
eine
kos engüns ige
Massen e igung zulassen. Ve glichen
mi
disk e au gebau en Modulen wi d
ein
ge inge e Jus ie -
au wand,
ge inge e
Re lexion
op ische Wellen beim Übe -
Be ei ges ell on | Technische In o ma ionsbiblio hek Hanno e
Angemelde
He un e geladen am | 29.03.18 13:13
