Рассчитать эквивалентную шумовую температуру антенны. RA6FOO УКВ антенны T loss

Шумовая температура антенны

Шумовая температура антенны - характеристика мощности шумов приёмной антенны. Шумовая температура не имеет никакого отношения к физической температуре антенны. Она задается формулой Найквиста , и равна температуре резистора , который имел бы такую же мощность тепловых шумов в данной полосе частот:

Где

Мощность шумов, - шумовая температура, - полоса частот, - постоянная Больцмана .

Источником шумов является не сама антенна , а шумящие объекты на Земле и в космосе. Космическая составляющая шума зависит от диаметра антенны: чем больше диаметр и усиление, тем уже основной лепесток диаграммы направленности , соответственно, меньше посторонних космических шумов антенна усиливает вместе с полезным сигналом. Земная составляющая шумовой температуры антенны зависит от угла места - чем ниже «смотрит» антенна, тем больше она принимает индустриальных помех и шумов от источников на поверхности Земли. Поэтому шумовая температура - не постоянная величина, а функция от угла места. Как правило, она указывается в спецификации для одного или нескольких значений угла места. Типичная шумовая температура параболической антенны диаметром 90 см в Ku-диапазоне для угла места 30 градусов - 25-30К.

Шумовая температура антенны в радиоастрономии

Понятие шумовой температуры антенны наряду с понятием антенной температуры широко применяется в радиоастрономии . Антенная температура характеризует полную мощность принимаемого антенной излучения, т.е. мощность шумов и мощность изучаемых объектов , в то время как шумовая температура - только мощность шумов (мешающих факторов). Если в диаграмму направленности не попадает ни одного радиоисточника, то антенная температура равна шумовой. Таким образом полезный сигнал зависит от разности антенной и шумовой температур.

Как правило шумовая температура состоит из двух частей: постоянной и стохастической. Постоянную составляющую можно компенсировать, а вот стохастическая накладывает фундаментальные ограничения на чувствительность радиотелескопов . Поэтому для увеличения соотношение сигнал/шум при проектировании радиотелескопов основное внимание уделяется уменьшения стохастической составляющей. Для этого применяют малошумящие усилители, охлаждение приемников жидким азотом или гелием и прочее.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Шумов, Александр Витальевич
Шумовка (Шумячский район, деревня)

Смотреть что такое "Шумовая температура антенны" в других словарях:

Шумовая температура - эффективная величина, служащая мерой мощности шумов в радиоприёмных устройствах. Ш. т. Тш равна температуре согласованного сопротивления (эквивалента антенны), при которой мощность его теплового шума равна мощности шумов данного… …

эквивалентная шумовая температура спутниковой линии Recom - Шумовая температура на выходе приемной антенны земной станции, соответствующая мощности радиочастотного шума, создающего суммарный шум, наблюдаемый на выходе спутниковой линии, за исключением шума, создаваемого помехами от спутниковых линий,… … Справочник технического переводчика

Эквивалентная шумовая температура спутниковой линии - 1. Шумовая температура на выходе приемной антенны земной станции, соответствующая мощности радиочастотного шума, создающего суммарный шум, наблюдаемый на выходе спутниковой линии, за исключением шума, создаваемого помехами от спутниковых линий,… … Телекоммуникационный словарь

Антенная температура - величина, характеризующая мощность электромагнитного излучения, принимаемого антенной. Часто используется в радиоастрономии. Антенная температура не имеет никакого отношения к физической температуре антенны. Так же, как и шумовая температура, она … Википедия

Яркостная температура - фотометрическая величина, характеризующая интенсивность излучения. Часто используется в радиоастрономии. Содержание 1 В диапазоне частот 2 В диапазоне длин волн … Википедия

Радио-антенна - Антенна радиотелескопа РТ 7.5 МГТУ им. Баумана. РФ, Московская область, Дмитровский район. Диаметр зеркала 7,5 метра, рабочий диапазон длин волн: 1 4 мм Антенна устройство для излучения и приёма радиоволн (разновидности электромагнитного… … Википедия

Орбита - I Орбита (от лат. orbita колея, путь) круг, сфера действия, распространения; см. также Орбита (мед.), Орбиты небесных тел, Орбиты искусственных космических объектов. II Орбита (мед.) глазница, костная полость Черепа, в которой… … Большая советская энциклопедия

ГОСТ 24375-80: Радиосвязь. Термины и определения - Терминология ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа: 304. Абсолютная нестабильность частоты радиопередатчика Нестабильность частоты передатчика Определения термина из разных документов: Абсолютная нестабильность… …

РАДИОТЕЛЕСКОП - устройство для приёма и измерения радиоизлучения косм. объектов в диапазоне от декаметровых до миллиметровых длин волн (в пределах «окна прозрачности» земной атмосферы для радиоволн). Измерения на более длинных волнах производят из космоса. Р.… … Физическая энциклопедия

ГОСТ Р 50788-95: Установки непосредственного приема программ спутникового телевизионного вещания. Классификация. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений - Терминология ГОСТ Р 50788 95: Установки непосредственного приема программ спутникового телевизионного вещания. Классификация. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений оригинал документа: 3.1.4 Антенна устройство для приема… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Эквивалентная шумовая температура антенны ЗС ССС может быть представлена в виде составляющих :

где слагаемые обусловлены следующими факторами:

Приемом космического радиоизлучения с учетом - угла места ДН антенны Земной станции;

Излучением атмосферы с учетом дождя и ;

Приемом излучения Земной поверхности через боковые лепестки ДН антенны, где s=0,05÷0,4, а Т з =290К для суши.

На рисунке 1 представлена частотная зависимость шумовой температуры Галактики, Солнца и атмосферы Земли (без дождя) . Из графика видно что шум Галактики в диапазоне частот выше 6 ГГц практически можно не учитывать. На частотах ниже 6 ГГц значение полученное из графика на рис.1 следует брать для выражения (1) с коэффициентом равным 0,5. Это объясняется тем, что излучение Галактики имеет сплошной спектр и слабо поляризовано, поэтому при приеме его на антенну с любым видом поляризации можно считать, что принимаемое излучение будет половинной интенсивности. Солнце является самым мощным источником радиоизлучения и может полностью нарушить связь, попав на главный лепесток ДН антенны. Однако такую ситуацию обычно преднамеренно исключают.

Рис.1. Частотная зависимость шумовой температуры Галактики, Солнца и атмосферы Земли (без дождя).

Шумовое радиоизлучение земной атмосферы имеет тепловой характер и в полной мере обусловлено поглощением сигналов в атмосфере (с учетом дождя). В силу термодинамического равновесия атмосфера излучает такое же количество энергии на данной частоте, которое поглощает, следовательно,

, (2)

где: =260К – средняя термодинамическая температура атмосферы, L а и L д

ослабление сигнала в атмосфере и в дожде, которые можно найти по графикам на рис. 2 и 3, соответственно . Частотная зависимость шумовой температуры атмосферы (с учетом дождя) приведены на рис. 4(а) и рис. 4(б) .

Рис. 2. Частотная зависимость поглощения радиоволн в спокойной
атмосфере (без дождя) при различных углах места.

Рис. 3. Зависимости поглощения сигнала в дожде от частоты при
различных углах места для Европейской территории СССР в различных
полосах частот, превышаемое не более 1% (сплошные линии)
и 0,1% (штриховые линии) времени любого месяца.

5. Структура линейного тракта супергетеродинного приемника. Зеркальный канал приема.

6. Комбинационные каналы приема.

7. Супергетеродин с двукратным преобразованием частоты.

8. Инфрадин.

10. Коэффициент шума и шумовая температура.

11.Шумовая температура антенны. Коэффициент шума пассивного устройства.

12. Коэффициент шума последовательности шумящих четырехполюсников.

13.Чувствительность приемного устройства.

14.Основные нелинейные эффекты в линейном тракте.

15.Частотная избирательность приемного устройства. Полоса пропускания.

16.Автоматическая подстройка частоты гетеродина. Линейный режим.

17.Нелинейный режим автоматической подстройки частоты гетеродина.Особенности эксплуатации приемного устройства.

Поведение апч при замираниях сигнала

18.Система автоматической регулировки усиления. Назначение. Принципы построения.

19.Амплитудная характеристика системы автоматической регулировки усиления. Параметры системы автоматической регулировки усиления.

20.Коэффициент передачи одноконтурной входной цепи.

21.Режимы максимального усиления и согласования для входной цепи.

22. Способы настройки входной цепи. Особенности электронной настройки.

23. Зависимость резонансного коэффициента передачи входной цепи от частоты настройки (индуктивная связь с антенной).

24. Внутриемкостная связь контура входной цепи с нагрузкой и индуктивная связь с антенной – коэффициент передачи.

25. Особенности входных цепей для настроенных антенн.

26. Коэффициент усиления одноконтурного однокаскадного урч.

27. Влияние внутренней обратной связи на устойчивость одноконтурного урч.

28. Повышение устойчивости урч

29. Усилитель промежуточной частоты – два принципа построения. Виды полосовых фильтров для упч.

30. Преобразование частоты. Требования к смесителям. Искажение сигналов.

31. Схемотехника смесителей. Гетеродины.

32. Последовательный диодный амплитудный детектор – принцип работы. Коэффициент передачи в режиме сильного сигнала.

Режим сильного сигнала

33. Нелинейные искажения в амплитудном детекторе.

34. Воздействие помех на ад.

35. Анализ ад в режиме слабого сигнала.

36. Параллельный и транзисторный ад.

37 Фазовые детекторы (фд)

38. Частотные детекторы (чд)

39 Воздействие помех на чд. Схемы порогопонижения.

Воздействие сильных помех на чд

40. Прием ам и обп сигналов

41. Прием чм сигналов.

42. Прием фазоманипулированных сигналов. Демодулятор офм-сигналов. Формирователь опорного напряжения.

43. Многоуровневая фм(мфм)

44. Прием сигналов с минимальным частотным сдвигом (чммс)

45. Прием сложных сигналов

46. Прием с перестройкой рабочей частоты(ппрч)

47. Подавление замираний с помощью пространственно-разнесенного приема

48.Адаптивная компенсация помех.

49. Компенсатор узкополосных синфазных помех.

50. Компенсатор помех с квадратурными каналами обработки сигнала.

11.Шумовая температура антенны. Коэффициент шума пассивного устройства.

Рассмотрим понятие шумовой температуры, распространяющейся на характеристику приемных антенн, в частности для характеристики приема шумового излучения из космоса и атмосферы.

Шумовой температурой антенны называется такая абсолютная температура, до которой требуется нагреть полное сопротивление антенны , чтобы мощность шума источника сигнала с данным внутренним сопротивлением было равно
на выходе антенны в реальности.

В общем случае
на выходе антенны определяется не только мощностью принимаемого шумового излучения, но и мощностью потерь в антенне.

Потери в антенне характеризуются сопротивлением потерь
.

шумовая температура антенны.

Коэффициент шума пассивного устройства.

Определим коэффициент шума пассивного устройства в режиме согласования.

В дальнейшем анализ шумовых свойств будем проводить в режиме согласования.

Пассивный четырехполюсник .

Так как эквивалентная схема для расчета
на выходе такая же как и эквивалентная схема для расчета
на входе, то и мощность шума на выходе:

, где
- коэффициент передачи по мощности.

Коэффициент шума пассивного устройства обратно пропорционален его коэффициенту передачи по мощности.

Определим коэффициент шума пассивного устройства, когда температура источника сигнала и температура пассивного устройство не равны.

12. Коэффициент шума последовательности шумящих четырехполюсников.

Часто возникает задача, где известны характеристики нескольких шумящих 4х полюсников. Необходимо определить коэффициент шума последовательности этих 4х полюсников.

Для уменьшения Кш ЛТ необходимо обеспечить достаточно большой коэффициент передачи по мощности УРЧ, малые потери в пассивном устройстве и малые значения собственного шума УРЧ. При таких условиях шум всех каскадов стоящих после УРЧ сказывается мало на Кш ЛТ. Если фидер имеет очень большое затухание, то установкой антенного усилителя можно исключить его влияние на чувствительность приемного устройства, при этом Кш ЛТ определяется лишь Кш антенного устройства.

13.Чувствительность приемного устройства.

Чувствительность характеризует способность приемника принимать слабый сигнал на фоне внутриполосных помех. Часто чувствительность приемника задается минимальным уровнем ЭДС сигнала в антенне, при котором качество сигнала на выходе приемника удовлетворяет минимальным требованиям.

Рассмотрим связь чувствительности приемника с параметрами линейного тракта и антенны.

Зададим отношение сигнал-шум на выходе линейного тракта

Считаем, что антенна согласована с приемником и все шумы, созданные антенной, характеризуются шумовой температурой Т А.

Считаем, что Е А соответствует чувствительности приемника. Найдем:

Шумовая температура линейного тракта.

Т.е. чувствительность приемника определяется сумой шумовых температур антенны и линейного тракта.

Для СВЧ приемников чувствительность удобнее характеризовать не минимально возможной ЭДС в антенне, а минимально допустимой мощностью, выделяемой на входе приемника:

Если приемники имеют переменную полосу пропускания, то чувствительность удобно характеризовать минимально допустимой удельной мощностью сигнала на входе приемника:

где Т 0 – паспортное значение шумовой температуры,
- относительная шумовая температура, кТ 0 =4*10 -21 Вт/Гц.

Чувствительность часто задается в единицах кТ 0 (например, чувствительность равна 4кТ 0 =16*10 -21 В/Гц).

ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Эффективная величина, служащая мерой мощности шумов в радиоприёмных устройствах. Ш. т. Тш равна темп-ре абсолютно чёрного тела или согласованного сопротивления, при к-рой его теплового шума равна мощности шумов данного устройства. Отношение Тш к T0=300 К наз. относит. Ш. т. или шумовым числом. Понятием Ш. т. пользуются в радиофизике для оценки уровня шумов электровакуумных и полупроводниковых приборов, предназначенных для усиления и преобразования электрич. сигналов; антенн; в радиоастрономии при описании источников косм. радиоизлучения; для определения шумового вклада, вносимого радиоприёмным устройством в полезный в процессе его обработки. Ш. т. реальных объектов определяется обычно сравнением с эталонными шумовыми генераторами.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .

ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА

(эквивалентная) -эфф. величина, служащая относительной мерой спектральной плотности мощности эл.-магн. излучения источников шумов. Вводится по аналогии с равновесным излучением (тепловым шумом) согласованного сопротивления, мощности для к-рого определяется ф-лой Найквиста:(k - постоянная Больцмана, T -абс. темп-pa сопротивления). T. о., под Ш. т. источника шума Т ш следует понимать такую темп-ру согласованного сопротивления, при к-рой спектральная мощности теплового шума этого сопротивления будет равна спектральной плотности мощности шумов данного источника. Относительной Ш. т. (или шумовым числом) наз. отношение Т ш к "комнатной" темп-ре T 0 = 290 К.

Понятием Ш. т. широко пользуются в радиотехнике для оценки шумовых свойств эл.-вакуумных и полупроводниковых приборов, предназначенных для усиления и преобразования электрич. сигналов, и эталонных шумовых генераторов; в радиоастрономии - для описания источников космич. радиоизлучения. Понятие Ш. т. используется также для определения шумового вклада, вносимого радиоприёмными устройствами в полезный сигнал в процессе его обработки. В этом случае Т ш и шума коэффициент (шум-фактор) F связаны ф-лой

Ш. т. реальных объектов определяется обычно сравнением с эталонными шумовыми генераторами.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое "ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА" в других словарях:

Величина, характеризующая уровень шума, численно равная температуре абсолютно черного тела, при котором спектральная плотность мощности его теплового излучения равна спектральной плотности мощности шумов радиоэлектронной аппаратуры … Большой Энциклопедический словарь

шумовая температура - — Тематики электросвязь, основные понятия EN noise temperature …

Величина, характеризующая уровень шума, численно равная температуре абсолютно чёрного тела, при котором спектральная плотность мощности его теплового излучения равна спектральной плотности мощности шумов радиоэлектронной аппаратуры. * * * ШУМОВАЯ … Энциклопедический словарь

шумовая температура - triukšmo temperatūra statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. equivalent noise temperature; noise temperature vok. equivalente Rauschtemperatur, f; Rauschtemperatur, f rus. шумовая температура, f pranc. température équivalente de bruit, f … Automatikos terminų žodynas

шумовая температура - triukšmo temperatūra statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. noise temperature vok. Rauschtemperatur, f rus. шумовая температура, f pranc. température de bruit, f … Fizikos terminų žodynas

Эффективная величина, служащая мерой мощности шумов в радиоприёмных устройствах. Ш. т. Тш равна температуре согласованного сопротивления (эквивалента антенны), при которой мощность его теплового шума равна мощности шумов данного… … Большая советская энциклопедия

Физ. величина, характеризующая мощность электрич. шумов электронного устройства (усилителя, преобразователя электрич. сигналов, генератора шума и т. д.); равна темп ре, до к рой должен быть нагрет резистор, согласованный с входным сопротивлением… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Величина, характеризующая уровень шума, численно равная темп ре абсолютно чёрного тела, при к ром спектральная плотность мощности его теплового излучения равна спектральной плотности мощности шумов радиоэлектронной аппаратуры … Естествознание. Энциклопедический словарь

Шумовая температура антенны характеристика мощности шумов приёмной антенны. Шумовая температура не имеет никакого отношения к физической температуре антенны. Она задается формулой Найквиста, и равна температуре резистора, который имел бы… … Википедия

шумовая температура резонансного разрядника - шумовая температура Tш Температура, соответствующая шумовому излучению вспомогательного разряда резонансного разрядника. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и устройства защитные СВЧ Обобщающие термины параметры СВЧ защитных устройств Синонимы… … Справочник технического переводчика

Книги

Метод фрагментации для расчета шумовой температуры антенн , А. М. Сомов. В книге излагается метод расчета воздействия тепловых шумов окружающего пространства на шумовую температуру антенн земных станций спутниковой связи. Пространство в виде почвы и воздушной…

Приемный тракт состоит из ряда последовательно соединенных каскадов выполняющих различные функции. Это усилители, соединительные пассивные тракты, фильтры, смесители и т.п. Все каскады харакетризуются коэффициентом передачи по мощности как отношение мощности сигнала на выходе каскада к мощности сигнала на его входе, включая и смесители, у которых сигнал на входе на одной частоте, а на выходе на другой. Если коэффициент передачи каскада не меняется при изменении мощности сигнала на его входе, то будем считать, что он в линейном режиме. Аналогично, если последовательно соединенные каскады тракта находятся в линейном режиме, то и весь тракт называется линейным трактом. Следствием из этого свойства является то, что для линейного тракта отношение мощности сигнала к мощности шумов на входе и на выходе одно и тоже.

В общем случае характеристика (усилителя, смесителя и т.п.) представлена на рис.5. По оси абсцис показана величина мощноси сигнала на входе каскада – Р вх. По оси ординат величина коэффициента передачи каскада – К.

При определенной величине входной мощности Р нас. наблюдается уменьшение коэффициента передачи на величину DК. Уровень мощности сигнала на входе каскада, при котором наблюдается уменьшение коэффициента передачи на величину DК, называется уровнем насыщения каскада.
DК задается в зависимости от назначения тракта равным 0,1 дБ, 0,5 дБ, 1,0 дБ, 3 дБ или другой величине. При заданном допустимом критерии уменьшения коэффициента передачи каскада считается, что каскад работает в линейном режиме до тех пор, пока мощность сигнала на его входе не привысила величину Р нас.

Для пассивных каскадов (фильтров построенных на пассивных элементах, фидерных и волноводных трактов) коэфициент передачи не зависит от одной мощности сигнала. Эфект сгорания пассивных каскадов в данном случае не рассматривается.

Все каскады генерируют шумы, мощность которых на выходе каскада может быть вычислена по следующей формуле:

где - постоянная Больцмана; - эквивалентная шумовая температура шумов на выходе каскада; - полоса рабочих частот каскада, которую ограничивают с помощью селективных элментов до полосы частот в которой сосредоточен спектр сигнала.

Эквивалентная шумовая температура входа каскада - такая температура шумов, при которой - мощность шумов поданная на вход идеального (не шумящего) каскада, пройдя через идеальный каскад с усилением К, образвала бы на его входе мощность шумов равную . Тогда . Отсюда: .

Для активных каскадов либо устройств (усилителе, смесителей, приемников и т.п.) в паспортных данных имеется величина эквивалентной шумовой температуры входа каскада либо устройства. Для больших значений мощности шумов в паспорте на такие каскады либо устройства дается величина N – коэффициент шума (безразмерная величина выраженная в разах). Связь коэффициента шума и эквивалентной шумовой температуры входа устройства определяется выражением:

, где - температура окружающей среды, обычно при нормальной температуре .

Из общей теории радиотехнических цепей суммарный коэффициент передачи последовательно соединенных n каскадов (при отсуствии рассогласования и насыщения) и эквивалентная шумовая температура на входе последовательно соединенных n каскадов вычисляется по следующим формулам:

;