Шумовая температура приемной антенны

Этот параметр вводят только для приемных антенн. Причем его значение яв­ля­ется во многом определяющем, если антенна использу­ется в сочетании с высокочувствительным радиоприемным устройст­вом. В этом случае антенна, по отношению к последнему, выступает не только как генератор сигналов, но и как ис­точ­ник шума (пассив­ных помех). Под воздействием переменных полей про­мыш­ленных элек­тро и радиоустановок, грозовых разрядов в атмосфере, а также теп­­лового излучения Земли и источников космического излучения в ан­тенне бу­дет наводится ЭДС, зависящая от мощности всех внешних по­мех и их пространст­вен­ного распределения относительно антенны.

По аналогии с законом, связывающим мощность шумов и полосу пропуска­ния (формула Найквиста):

P_Ш = k T_Э Df,

где k - постоянная Больцмана;

Т_Э - эффективная шумовая температура, К^О,

мощность шумов в приемной антенне примет вид:

P_Ш = k T_А Df.

Здесь Т_А - шумовая температура антенны.

Она определяется следующим образом:

и зависит от:

- КНД антенны в данном направлении;

Т_Я(q,j) - распределения яркостной температуры в пространстве, характери­зующего распределение интенсивности внешних помех.

Таким образом, шумовую температуру приемной антенны в зна­чительной сте­пени определяет расположение ДН антенны по отношению к источникам шу­мов (излучений). Как правило, тепловое излучение Земли и, в значительной сте­пе­ни, атмосферы воздействует по боко­вым лепесткам ДН. Если главный лепесток ДН направлен в сторону источников космического излучения (например, в систе­мах космичес­кой связи, ионосферной радиосвязи), то шумовая температура ан­тен­­ны значительно увеличивается. Помимо направления, распределение яркост­ной температуры зависит еще и от диапазона рабочих частот. Определяется яр­кост­ная температура по специальным графикам. В общем случае собственные шу­мы антенны определяются сопротивлением потерь антенны, температуру которо­го нужно считать равной температуре окружа­ющей среды. При этом можно счи­тать, что если в "поле зрения" ан­тенны нет мощных дискретных источников кос­ми­ческого радиоизлуче­ния, то составляющая шумовой температуры за счет кос­ми­ческого шума равна примерно 5 К^О, за счет шумов атмосферы - приблизи­тельно 15 К^О, и за счет приема теплового радиоизлучения Земли по боковым и зад­ним лепесткам ДН - примерно 3 К^О.

7. Частотная, пространственная и поляризационная со­гла­­сованность передающей и приемной антенн.

Под частотной согласованностью антенн понимают их способ­ность рабо­тать в одинаковом частотном диапазоне. Если антенны ра­ботают в разных частот­ных диапазонах, то частотная согласован­ность при этом не обеспечивается. Хотя в приемной антенне под воздействием электромагнитного поля с другой частотой (яв­ля­ющего­ся помеховым) наводится ЭДС, но мощность данного сигнала на вхо­де приемного устройства будет намного меньше из-за плохого согласо­вания ан­тен­ны с фидерным трактом.

Под пространственной согласованностью антенн понимают их взаимное рас­по­ло­жение в пространстве, при котором их ДН направле­ны навстречу друг дру­гу и обеспечивают максимально выигрышную пе­редачу энергии ЭМВ. При этом подразумевается, что одна антенна - передающая, другая - приемная. Оче­вид­но, что при узконаправленных антеннах требование к взаимному располо­же­нию антенн должно быть жестким.

Рассматривая вопрос поляризационной согласованности антенн, следует иметь в виду, что, исходя из принципа взаимности, поляри­зационные свойства при­емной антенны полностью определяются поля­ризационными параметрами этой же антенны в режиме передачи. Отсю­да следует вывод о том, что если взять две одинаковые антенны, одну в качестве приемной, а другую как передающую и рас­положить их идентично в пространстве, то поляризационная согласованность этих антенн будет достигнута автоматически. Это позволяет сформу­лировать сле­дую­щие условия полной поляризационной согласованности:

- коэффициенты эллиптичности пере­да­ю­щей и приемной антенн должны быть равны по модулю;

- углы наклона поля­ри­за­ционных эллипсов передающей и прием­ной антенн должны быть равны;

- нап­равления вращения векторов поля должны быть встречными, если оба эл­лип­са поляризации рассматрива­ются со стороны какой-либо одной антенны.

На рисунке показаны различные варианты расположения поляризационных эллипсов передающей (1) и приемной (2) антенн при условии их поляризационной согласованности.

Для оценки эффективности приема волн любой поляризации вво­дится коэф­фициент поляризационной эффективности:

где К_{Э 1} и К_{Э 2} - коэффициенты эллиптичности антенн;

Dg- разностный угол наклона эллипсов.

В случае полной поляризационной согласованности, при прочих равных ус­ло­виях, в приемной линейной антенне ЭМВ будет наводить максимальную ЭДС, а в антенне апертурного типа будет максимальной выходная мощность. И наоборот, подбирая поляризационные свойства антенны под струк­туру поляри­за­ции помеховой ЭМВ, можно существенно ослабить ее воздействие на прием­ную антенну. Если ЭДС в приемной линейной ан­тенне будет равна 0 (или в антен­не апертурного типа - выходная мощность), то говорят о полной поляризационной раз­вязке. На рисунке показаны различные варианты расположения поляризационных эллипсов передающей (1) и приемной (2) антенн при условии их поляризационной рассогласованности.

Дата добавления: 2014-01-15