Шумовая температура (антенна)

В радиочастотных (РЧ) приложениях, таких как радио , радар и телекоммуникации , шумовая температура антенны является мерой плотности мощности шума, вносимого антенной в общую систему радиочастотного приемника. Она определяется как «температура резистора, имеющая доступную мощность теплового шума на единицу полосы пропускания, равную мощности на выходе антенны на заданной частоте». ^[1] Другими словами, шумовая температура антенны — это параметр, который описывает, какой шум производит антенна в данной среде. Эта температура не является физической температурой антенны. Более того, антенна не имеет связанной с ней внутренней «температуры антенны»; скорее, температура зависит от диаграммы усиления, направления наведения и тепловой среды, в которой он находится.

Математика

В радиочастотных приложениях мощность шума определяется с помощью соотношения P _шум = kTB , где k — постоянная Больцмана , T — шумовая температура , а B — полоса пропускания шума . Обычно полоса шума определяется полосой пропускания фильтра промежуточной частоты (ПЧ) радиоприемника. Таким образом, мы можем определить шумовую температуру как:

T={\frac {P_{\text{noise}}}{kB}}={\frac {1}{k}}{\frac {P_{\text{noise}}}{B}}

Поскольку k является константой, мы можем эффективно рассматривать T как спектральную плотность мощности шума (с единицей измерения Вт/Гц), нормированную на k .

Шум антенны является лишь одним из факторов, влияющих на общую шумовую температуру системы радиочастотного приемника, поэтому обычно он обозначается индексом, например T _A . Ее добавляют непосредственно к эффективной шумовой температуре приемника, чтобы получить общую шумовую температуру системы : ^[2]

T_{S}=T_{\text{A}}+T_{\text{E}}

Источники антенного шума

Шумовая температура антенны зависит от многих источников, в том числе:

Космическое микроволновое фоновое излучение
Галактическое излучение
Отопление земли
Солнце
Луна
Электрические устройства
Сама антенна

Галактический шум находится на частоте ниже 1000 МГц. На частоте 150 МГц она составляет примерно 1000 К. На частоте 2500 МГц она выровнялась примерно до 10 К.

Земля имеет общепринятую стандартную температуру 288 К.

Уровень вклада Солнца зависит от солнечного потока. Это дано

T_{\text{A}}=3.468\,F{{\lambda }^{2}}10^{G/10}

где $F$ солнечный поток,

\lambda

длина волны,

и $G$ — логарифмический коэффициент усиления антенны в децибелах.

антенны Шумовая температура зависит от связи антенны со всеми источниками шума в ее среде, а также от шума, создаваемого внутри антенны. То есть в направленной антенне пропорциональный вклад вносит та часть источника шума, с которой пересекаются основной и боковые лепестки антенны.

Например, спутниковая антенна может не принимать шум от Земли в своем главном лепестке, но боковые лепестки будут вносить часть шума Земли с температурой 288 К в ее общую шумовую температуру.

См. также

Ссылки

^ IEEE Std 145-2013, Стандарт IEEE для определений терминов для антенн, IEEE
^ Скольник, Меррилл И. (2001). Введение в радиолокационные системы (Третье изд.). Бостон: МакГроу-Хилл. стр. 731–732. ISBN 0-07-290980-3 .

Руководство для экспериментатора в СВЧ/СВЧ-диапазоне Arrl . Ньюингтон: Американская лига радиорелейной связи. 1990. ISBN 0-87259-312-6 .

«ITU P.372: Радиошум» . МСЭ . Проверено 4 июля 2019 г.

[autogenerated1-1] IEEE Std 145-2013, Стандарт IEEE для определений терминов для антенн, IEEE

[2] Скольник, Меррилл И. (2001). Введение в радиолокационные системы (Третье изд.). Бостон: МакГроу-Хилл. стр. 731–732. ISBN 0-07-290980-3 .

[1]

[2]