Эффективности приемной антенны

На выходе приемной антенны действуют напряжения сигналов, шумов и помех. Помехи поступают в антенну извне, а шумы имеют и внутреннее и внешнее происхождение. Внутренние шумы связанны с потерями в проводах и диэлектриках антенны и фидера, им соответствует сопротивление потерь R_П (рисунок 7.9, б). Внешние шумы, которые приписываются сопротивлению излучения , связаны с приемом космического излучения и теплового излучения с поверхности и атмосферы Земли.

Все эти шумы имеют сплошной равномерный спектр. Мощность шумов Р_ш, приходящаяся на 1Гц полосы пропускания приемника , называются спектральной плотностью шумов N_шА = P_ш /Δ f _пр. Если приемник согласован с антенной (R_пр=R_А=R +R_П), то

N_шА = kT_A, (7.26)

где k = 1,38∙10^-23 Вт/(Гц∙град) – постоянная Больцмана; Т_А – абсолютная шумовая температура антенны. Как видно из (7.26), эта температура однозначно характеризует уровень шумов, поступающих из антенны в приемник.

Внутренние шумы оцениваются физической температурой антенно –
фидерного тракта Т_Афиз, уменьшаемой в R_П/R_А раз (мощность этих шумов снимается не со всего сопротивления антенны , а только с R_П). Внешние шумы оцениваются температурой Т_∑, уменьшенной в R /R_A раз (мощность внешних шумов поступает к приемнику только с сопротивления R ). Просуммируем эти температуры:

. (7.27)

Из формулы (7.27) следуют выводы:

- внутренние шумы антенны влияют на прием сигналов тем меньше, чем выше КПД антенны и ниже ее физическая температура
Т_Афиз. Поэтому в случае необходимости температуру Т_Афиз понижают
искусственным охлаждением всего антенно-фидерного тракта или его
отдельных узлов;

- температура Т _Σ тем больше, чем больше и мощнее источники внешних шумов, воcпринимаемые антенной. Следовательно, увеличение направленности антенны (сужение главного лепестка и ослабление боковых и заднего лепестков ДН) способствует уменьшению температуры внешних шумов, вносимых в приемник антенной;

- на величину Т _Σ влияет угловая ориентация антенны. Например,
остронаправленная антенна, ориентированная в зенит, имеет Т _Σ <10К, а ориентированная на Землю около 300 К;

- в отличие от внутренних, внешние шумы тем меньше повышают
эквивалентную температуру Т_А антенны, чем ниже ее КПД. По этой
причине на низких радиочастотах, где внешние помехи велики, усложнять приемную антенну для повышения ее КПД нерационально: в таких условиях уровни сигнала и помехи понижаются одинаково (пропорционально ) и отношение сигнал/помеха остается прежним. А в диапазоне СВЧ, где уровень внешних помех значительно меньше уровня внутренних шумов антенны, КПД приемной антенны желательно иметь максимально возможным;

- к шумам антенны, усиливаемым приемником, прибавляются
внутриприемные шумы, которые оцениваются шумовой температурой
приемника Т_пр. Большой прогресс техники усиления СВЧ позволил
резко снизить температуру Т_пр. Например, в приемниках с квантовыми усилителями удалось получить Т_пр=5...30К. Желательно иметь Т_А< Т_пр, но создать антенну с Т_А < 5... 30 К чрезвычайно трудно.

7.1.6 Вопросы для самоконтроля:

1.Что называется антенно-фидерным устройством?

2.Из чего состоит передающая часть радиолинии?

3.Для чего предназначен передающий антенно – фидерный тракт?

4.Каково назначение передатчика и приемника в радиолинии.

5.Продолжите предложение: Увеличение длины излучающего проводника приводит…

6.Какой вид будет иметь диаграмма направленности вертикально расположенного вибратора в горизонтальной и вертикальной плоскостях?

7.Продолжите предложение: Параметр, равный произведению коэффициента направленного действия и коэффициента полезного действия, характеризует …

8.Что представляет собой четвертьволновой вибратор? В чем заключается принцип его работы?

9.Где применяются фазированные антенные решетки (ФАР)? Зарисовать структурную схему ФАР.

10.Какие вы знаете признаки и параметры, классифицирующие антенны?

11.Дать понятие определениям:КПД антенны, входное сопротивление антенны.

12.Дать определение диаграмме направленности (ДН).

13.Перечислить вторичные параметры и характеристики передающих антенн.

14.Охарактеризовать поляризационные параметры антенны.

15.Чему равен коэффициент направленного действия (КНД) реального вибратора?

16.Чему равен коэффициент усиления антенны?

17.Какие шумы прибавляются к шумам антенны, усиливаемым приемником? Чем они оцениваются?

18. На какую величину влияет угловая ориентация антенны?

19. Чем оценивается согласованность приемной антенны с приходящей волной по поляризации?

20.Определить мощностью излучения антенны, если сопротивление излучения =40Ом и действующее значение тока в антенне I=75 mA

21.Определить КПД антенны, при активной мощности P_A=5Вт, действующем значении тока в антенне I=60 mA, сопротивлении излучения ==85Ом

22.Определить G₀ приемной антенны СВЧ, имеющей КНД D₀ = 25*10³ и эффективную шумовую температуру Т_А = 30 К при темпе­ратуре внешней среды Т_{А физ}= 290 К и внешних шумах, которые оцениваются температурой Т = 5 К.

Дата добавления: 2017-02-01