Neuigkeiten - Antennengrundlagen: Grundlegende Antennenparameter

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

TB ist die Helligkeitstemperatur (äquivalente Temperatur), ε ist die Emissivität, 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, entspricht der maximal erreichbare Wert der Helligkeitstemperatur der Molekültemperatur. Der Emissionsgrad ist im Allgemeinen eine Funktion der Betriebsfrequenz, der Polarisation der emittierten Energie und der Struktur der Objektmoleküle. Bei Mikrowellenfrequenzen sind die natürlichen Strahler guter Energie der Boden mit einer Äquivalenttemperatur von etwa 300 K, der Himmel in Zenitrichtung mit einer Äquivalenttemperatur von etwa 5 K oder der Himmel in horizontaler Richtung mit 100–150 K.

Die von verschiedenen Lichtquellen abgegebene Helligkeitstemperatur wird von der Antenne erfasst und erscheint amAntenneDie am Antennenende auftretende Temperatur wird anhand der obigen Formel nach Gewichtung des Antennengewinnmusters angegeben. Sie lässt sich wie folgt ausdrücken:

TA ist die Antennentemperatur. Wenn kein Fehlanpassungsverlust vorliegt und die Übertragungsleitung zwischen Antenne und Empfänger verlustfrei ist, beträgt die zum Empfänger übertragene Rauschleistung:

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

Abbildung 1

Wenn die Übertragungsleitung zwischen Antenne und Empfänger verlustbehaftet ist, muss die aus der obigen Formel ermittelte Antennenrauschleistung korrigiert werden. Wenn die tatsächliche Temperatur der Übertragungsleitung über die gesamte Länge T0 entspricht und der Dämpfungskoeffizient der Übertragungsleitung zwischen Antenne und Empfänger konstant α ist (siehe Abbildung 1), beträgt die effektive Antennentemperatur am Empfängerendpunkt:

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 der Übertragungsleitung.
Daher muss die Antennenrauschleistung wie folgt korrigiert werden:

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

Ps ist die Systemrauschleistung (am Empfängerendpunkt), Ta ist die Antennenrauschtemperatur (am Empfängerendpunkt), Tr ist die Empfängerrauschtemperatur (am Empfängerendpunkt) und Ts ist die effektive Systemrauschtemperatur (am Empfängerendpunkt).
Abbildung 1 zeigt die Beziehung zwischen allen Parametern. Die effektive Rauschtemperatur Ts der Antenne und des Empfängers des Radioastronomiesystems variiert zwischen einigen K und mehreren tausend K (typischerweise etwa 10 K) und hängt vom Antennen- und Empfängertyp sowie der Betriebsfrequenz ab. 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 um viele Grad voneinander abweichen. Eine kurze oder verlustarme Übertragungsleitung kann diesen Temperaturunterschied auf wenige Zehntel Grad reduzieren.

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