Nachrichten – Grundlagen der Antenne: Grundlegende Antennenparameter

Objekte mit tatsächlichen Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt strahlen Energie aus.Die Menge der abgestrahlten Energie wird üblicherweise in der äquivalenten Temperatur TB ausgedrückt, die üblicherweise als Helligkeitstemperatur bezeichnet wird und wie folgt definiert ist:

TB ist die Helligkeitstemperatur (äquivalente Temperatur), ε ist der Emissionsgrad, Tm ist die tatsächliche Molekültemperatur und Γ ist der Oberflächenemissionskoeffizient in Bezug auf die Polarisation der Welle.

Da der Emissionsgrad im Intervall [0,1] liegt, ist der maximale Wert, den die Helligkeitstemperatur erreichen kann, gleich der Molekültemperatur.Im Allgemeinen ist der Emissionsgrad eine Funktion der Betriebsfrequenz, der Polarisation der emittierten Energie und der Struktur der Objektmoleküle.Bei Mikrowellenfrequenzen sind die natürlichen Emittenten guter Energie der Boden mit einer äquivalenten Temperatur von etwa 300 K oder der Himmel in Zenitrichtung mit einer äquivalenten Temperatur von etwa 5 K oder der Himmel in horizontaler Richtung von 100–150 K.

Die von verschiedenen Lichtquellen ausgestrahlte Helligkeitstemperatur wird von der Antenne erfasst und erscheint amAntenneenden in Form der Antennentemperatur.Die am Antennenende auftretende Temperatur wird anhand der obigen Formel nach Gewichtung des Antennengewinnmusters ermittelt.Es kann ausgedrückt werden als:

TA ist die Antennentemperatur.Wenn es keinen Fehlanpassungsverlust gibt und die Übertragungsleitung zwischen der Antenne und dem Empfänger keinen Verlust aufweist, beträgt die an den Empfänger übertragene Rauschleistung:

Pr ist die Antennenrauschleistung, K ist die Boltzmann-Konstante und △f ist die Bandbreite.

Abbildung 1

Wenn die Übertragungsleitung zwischen der Antenne und dem Empfänger verlustbehaftet ist, muss die aus der obigen Formel ermittelte Antennenrauschleistung korrigiert werden.Wenn die tatsächliche Temperatur der Übertragungsleitung über die gesamte Länge mit T0 übereinstimmt und der Dämpfungskoeffizient der Übertragungsleitung, die die Antenne und den Empfänger verbindet, eine Konstante α ist, wie in Abbildung 1 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist die effektive Antenne Die Temperatur am Empfängerendpunkt beträgt:

Wo:

Ta ist die Antennentemperatur am Empfängerendpunkt, TA ist die Antennenrauschtemperatur am Antennenendpunkt, TAP ist die Antennenendpunkttemperatur bei physikalischer Temperatur, Tp ist die physikalische Antennentemperatur, eA ist der thermische Wirkungsgrad der Antenne und T0 ist die physikalische Temperatur Temperatur der Übertragungsleitung.
Daher muss die Antennenrauschleistung wie folgt korrigiert werden:

Wenn der Empfänger selbst eine bestimmte Rauschtemperatur T aufweist, beträgt die Systemrauschleistung am Empfängerendpunkt:

Ps ist die Rauschleistung des Systems (am Empfängerendpunkt), Ta ist die Antennenrauschtemperatur (am Empfängerendpunkt), Tr ist die Empfängerrauschtemperatur (am Empfängerendpunkt) und Ts ist die effektive Rauschtemperatur des Systems (am Empfängerendpunkt).
Abbildung 1 zeigt die Beziehung zwischen allen Parametern.Die systemwirksame Rauschtemperatur Ts der Antenne und des Empfängers des Radioastronomiesystems liegt zwischen einigen K und mehreren tausend K (typischer Wert liegt bei etwa 10 K) und variiert je nach Antennen- und Empfängertyp sowie der Betriebsfrequenz.Die durch die Änderung der Zielstrahlung verursachte Änderung der Antennentemperatur am Antennenendpunkt kann nur wenige Zehntel K betragen.

Die Antennentemperatur am Antenneneingang und am Empfängerendpunkt kann sich um viele Grad unterscheiden.Eine kurze oder verlustarme Übertragungsleitung kann diesen Temperaturunterschied erheblich auf nur wenige Zehntel Grad reduzieren.

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