 |
§ 6. 6 шумовая температура антенны
|
|
|
|
Шумовая температура антенны - это параметр, связанный с направленностью действия антенны и энергетическими характеристиками антенно-фидерного устройства.
При изменении направленности действия антенны меняется э. д. с. шумов (помех) на входе приемного устройства. Антенны с высокой направленностью, осуществляющие прием в узком угловом секторе имеют меньший уровень шумов, обусловленных излучением земли, солнца и других мощных источников неземного излучения. Шумовая температура антенны зависит также от омических потерь в антенно-фидерном тракте.
Эффективная шумовая температура источников шумов 
, измеряемая в градусах Кельвина 
вводится как коэффициент, связывающий мощность шумов на входе приемника и полосу пропускания:
где 
постоянная Больцмана.
Используя определение (6. 10), говорят о собственной шумовой температуре антенны 
, о шумовой температуре излучения космических источников 
и т. д.
На входе приемника в общем случае мощность шумов определяется внешними помехами, потерями в антенне и тракте питания.
Пусть антенна и фидер не имеют потерь и полностью согласованы. Тогда помехи на входе приемника будут внешнего по отношению к антенне происхождения. Эффективная шумовая температура, характеризующая мощность всех внешних помех (шумовая температура излучения), в этом случае будет равна
где 
эффективная шумовая температура окружающей антенну среды в направлении, характеризуемом углами 
Эта температура зависит от частоты и ориентировки антенны относительно поверхности земли и источников космического излучения (солнца, звезд и т. д. ).
|
|
|
Отметим, что является характеристикой антенны, так как она кроме мощности внешних помех зависит еще от к. н. д. антенны 
и полной диаграммы направленности 
, т. е. учитывает все боковые лепестки антенны. Из-за боковых лепестков, ориентированных в направлении земной поверхности (рис. 6. 3), шумовая температура увеличивается за счет приема радиоизлучения земли и прилегающей атмосферы. Поэтому, чем ниже уровень боковых лепестков и чем больше угол 
(рис, 6. 3), тем меньше 
Рис. 6. 3. К влиянию боковых лепестков ДН антенны на ее шумовую температуру
Так как антенны обычно изготовляются из металлов с высокой, но конечной проводимостью, они обладают потерями, что приводит к появлению их собственных шумов. Эти шумы характеризуются собственной шумовой температурой антенны 
, зависящей только от физической температуры материала антенны 
и ее к. п. д. 
Сумму шумовой температуры излучения , определяемой внешними помехами, и собственной шумовой температуры антенны , определяемой потерями в ней, называют полной шумовой температурой антенны
Аналогично шумовой температуре антенны могут быть учтены шумы за счет потерь в фидере.
В этом случае полная шумовая температура антенно-фидерного устройства на входе приемника будет
где 
физическая температура фидера;
к. п. д. фидера.
Как показывают расчеты, наибольший вклад в полную шумовую температуру вносят внешние шумы и шумы фидерного устройства. Так, в случае остронаправленной антенны десятисантиметрового диапазона ( 
, рис. 6. 3) и отсутствии в просматриваемой части пространства мощных дискретных источников космического радиоизлучения составляющая шумовой температуры за счет фонового космического радиоизлучения составляет 
, за счет шумов атмосферы 
и за счет приема теплового радиоизлучения земли по боковым лепесткам 
. Следовательно, 
. Что касается фидерного тракта, то следует учитывать, что один метр стандартного медного волновода десятисантиметрового диапазона увеличивает шумовую температуру системы не менее чем на 
Так, например, при длине волновода 
и его физической температуре 
шумовая температура
|
|
|
В табл. 6. 1 приведены расчетные значения температуры шума на входе согласованного фидерного тракта с потерями при его физической температуре 
.
Таблица 6. 1
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
|
| 
| 
|
Данные по собственной шумовой температуре стального полуволнового вибратора при физической температуре материала антенны 
указаны в табл. 6. 2.
Таблица 6. 2
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
|
Приведенные данные и опыт эксплуатации различных типов антенн СВЧ диапазона показывают, что их собственная шумовая температура вносит пренебрежимо малый вклад в суммарную температуру шума приемного устройства.
|
|
|
