Понятие эквивалентной шумовой температуры приемника. Эквивалентная шумовая температура на входе линейного приемного тракта зс ссс. Внешние шумы афс

Эффективная шумовая температура

Эффективная шумовая температура антенны или АФУ вводится как параметр приемной антенны при приеме слабых сигналов диапазона СВЧ по аналогии с источниками теплового шума.

При исследовании радиоприемных устройств СВЧ эффективная шумовая температура источника шумов (в градусах Кельвина) вводится как коэффициент, связывающий мощность шумов и полосу пропускания:

,

где - постоянная Больцмана

Эффективную шумовую температуру, характеризующую мощность всех внешних помех, называют условно шумовой температурой излучения . Ее обычно рассчитывают, вводя понятие яркостной температуры источников помех . Участок поверхности источника помех имеет температуру , если создаваемая им интенсивность помех равна интенсивности радиоизлучения соответствующего участка абсолютно черного тела, имеющего температуру , и такую же пространственную конфигурацию, что и источник помех. Интенсивность - это спектральная плотность мощности выходящей через единичную площадку поверхности излучающего тела в единичный телесный угол.

Для абсолютно черного тела: .

На приемную антенну попадает только та часть мощности, которая излучается площадкой (элементарная площадка на излучающей поверхности) в телесный угол, опирающийся на площадку, равную эффективной площади антенны . Таким образом, спектральная плотность мощности излучения от площади на входе приемника, согласованного с антенной, равна:

где телесный угол, под которым видна от антенны излучающая площадка ()

Т.к. поля помех приходящих с разных участков излучающей поверхности, статистически независимы, то полная спектральная плотность мощности помех на входе приемника определится суммированием по всем направлениям от антенны, на участки излучающей поверхности:

Полная мощность шумов:

Шумовая температура:

Величина зависит не только от параметров антенны, но и от интенсивности распределения внешних источников помех.

Собственные шумы антенны определяются сопротивлением потерь антенны , температуру которого нужно считать равной температуре окружающей среды - физическая температура антенны. С учетом потерь эквивалентная схема антенны как генератора шумовой ЭДС показана на рисунке, где приписана шумовая температура , отличная от температуры окружающей среды .

Внешние шумы и шумы за счет потерь в антенне статически независимы, поэтому нужно складывать их среднеквадратические значения:

или ,

где - эффективная шумовая температура антенны.

После преобразования имеем:

, ,

где - КПД антенны.

По аналогичной методике учитываются шумы за счет потерь в фидере вместе с включенными в него различными устройствами:

где - КПД линии передачи, - физическая температура линии передачи (фидера), - коэффициент передачи мощности антенной цепи без учета потерь в антенне и линии. Здесь антенна с фидером согласована, а приемник нет ().

Рассогласование приемника с фидером часто используется для уменьшения шумов входной цепи приемника при реализации предельной чувствительности в диапазоне СВЧ.

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 .

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

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

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

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

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

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… …

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

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.

Cтраница 3

В литературе опубликованы многочисленные сообщения о разработках охлаждаемых параметрических усилителей. В частности, в работах приводятся результаты изучения влияния охлаждения диодов на эффективную шумовую температуру усилителя. На рис. 11.4 приведены полученные экспериментально зависимости шумовой температуры усилителя от температуры диодов из германия, кремния и арсенида галлия.  

Наряду с этим известно много случаев, когда фактические шумы значительно превышают шумы, вычисленные по этим формулам. Для того чтобы избежать несоответствия между опытом и расчетом, вводят понятия об эффективной шумовой температуре или об эффективном сопротивлении (проводимости) взамен соответствующих реальных величин. Такие представления являются неудачными и даже вредными, так как хотя и дают возможность численно свести опыт с расчетом, но не соответствуют существу дела, а поэтому и не указывают на правильные пути борьбы с шумами.  

В уравнении (5.26) понятие коэффициента шума использовано для описания шумовых характеристик усилителя. Уравнение (5.28) - это альтернативная (и при этом эквивалентная) характеристика, именуемая эффективной шумовой температурой. Напомним, что шум-фактор - это измерение относительно эталона. Шумовая температура такого ограничения не имеет.  

Такое разделение просто осуществляется с помощью циркулятора, как показано на рис. 17.23, а. При этом достигается еще и то преимущество, что шумы нагрузки приемника с комнатной температурой не проходят непосредственно в мазер. Помимо собственной шумовой температуры мазера TNM в эффективную шумовую температуру входят слагаемые: TNR / gp, учитывающее шумы приемника; TLA, учитывающее шумы согласованной нагрузки, отраженные от антенны; TLM, обусловленное шумами, проходящими между плечами 2 и 4 циркулятора; TRM, обусловленное щуками приемника, проходящими между плечами 3 и 2 аТ0, определяемое диссипативными потерями в фидере между антенной и мазером.  

Отличия между сетями усилителей и сетями с потерями в линии можно рассматривать в контексте механизмов потерь и шумов, описанных ранее. Впрочем, и в этом случае ухудшение будет выражено через увеличение коэффициента шума или эффективной шумовой температуры.  

Например, теория Петритца ведет к закону вида v - 1 с отклонениями 3 56 почти в пятидекадном диапазоне частот. Были проведены некоторые измерения шума мерцания ; Никол обнаружил, что на частоте 45 Мгц этот шум может оказаться больше дробового и быть значительным на частотах до 1 Ггц. Эти дополнительные источники шума должны учитываться при анализе характеристик диодов с точечным контактом, относя такие шумы к эффективной шумовой температуре.  

Параметрические усилители чаще всего используются в аппаратуре ТРРЛ. Они представляют собой устройства, в которых нсдользуется переменный реактивный элемент, в качестве которого применяется параметрический диод, обладающий свойствами нелинейной емкости и изменяющий свое реактивное сопротивление за счет внешних источников энергии. Так как чисто реактивные элементы не обладают собственными шумами, то ПУ обеспечивают низкие уровни шумов, позволяя уменьшить эффективную шумовую температуру приемника до требуемого значения 100 - 150 К. В них для накапливания энергии используется емкость р-й-иерехода диода, а изменение этой емкости осуществляется за счет подачи от генератора накачки (ГН) переменного напряжения, частота которого выше частоты усиливаемого сигнала.  

Для криогенно охлаждаемых приемников миллиметровых и субмиллиметровых волн приближение Рэлея-Джинса может давать значительную ошибку. Для определения эффективной шумовой температуры теплового источника в случае, когда нужно учитывать квантовые эффекты, используются две формулы.  

Принимая эффективную температуру газа равной 500 К, для Ne n доп-плеровски уширенной линии (9.9) получаем, что полоса усилителя равна 315 Мгц, а по формуле (9.20) находим полную выходную мощность шумов на моду 12 3 10 - 9 вт. Формула (9.6) дает, что эффективная шумовая температура в этом случае равна 8550 К, тогда как идеальное значение этой величины равно 6120 К.  

Диапазон температур для коммерческих систем обычно находится между 30 и 150 К. Недостатком использования шум-факторов для подобных малошумящих сетей является то, что все получаемые значения близки к единице (0 5 - 1 5 дБ), что создает определенные затруднения при сравнении устройств. Для приложений космической связи эталонная температура в 290 К не является настолько подходящей, как для наземных приложений. Эффективная входная шумовая температура просто сравнивается с эффективной шумовой температурой источника. Вообще, приложения, в которых фигурируют малошумящие устройства, лучше описывать с помощью эффективной температуры, а не шум-фактора.  

Для осуществления одноплечего варианта усилителя использован циркулятор. В усилителях такого рода применяются диоды с резкими, плавными и точечно-контактными переходами. Выходные мощности равны 5 - 500 мет, выше этих значений наступает насыщение; внутри этого диапазона мощностей произведение коэффициента усиления на полосу пропускания возрастает. Эффективная шумовая температура обычно не превышает 300 К; в известных пределах шумовую температуру можно снизить за счет использования более высокой мощности накачки.  

На рис. 4.11 изображен график, позволяющий сравнить шумовые свойства различных типов усилителей. Из графика следует, что шумовая температура кристаллических смесителей весьма быстро растет с увеличением частоты и при / 300 МГц превышает 1000 К. Схемы усилителей высокой частоты на триодах обладают более низкой шумовой температурой. Однако с увеличением частоты усиливаемых колебаний она также очень быстро возрастает. Эффективная шумовая температура усилителей на туннельных диодах остается практически постоянной (Тэ 800 К) до частоты / 6000 МГц. Параметрические усилители (ПУ) обладают шумовой температурой, близкой к 100 К. На рисунке для сравнения указана шумовая температура некоторых источников шумов.  

Так как шумы более широкополосны, чем приемное устройство, то в дальнейшем будем считать, что на входе идеального приемника имеет место шумовое напряжение, идеализируемое белым шумом. Тогда единственной характеристикой, которая потребуется в последующих главах, является спектральная плотность этого эквивалентного шума, пересчитанного ко входу приемника. Чтобы найти эту характеристику, рассмотрим причины возникновения шумов и количественные характеристики шума. Прежде всего заметим, что если бы даже само приемное устройство было идеально нешумящим, на входе приемника имело бы место шумовое напряжение. Причины возникновения этих входных шумов мы укажем несколько ниже. Так как само приемное устройство неидеально и создает добавочные шумы, то шумовое напряжение на выходе приемника будет определяться как входными шумами, так и собственными. Если приемник не содержит малошумящих усилителей высокой частоты, то шумовое напряжение на выходе будет определяться собственными шумами.

Чтобы количественно оценить, насколько реальный приемник отличается от идеального нешумящего, обычно вводится понятие о коэффициенте шума приемного устройства.

Коэффициентом шума некоторого линейного четырехполюсника называется число, показывающее, во сколько раз отношение сигнала к шуму по мощности на

его входе больше соответствующего отношения сигнала к шуму на выходе,

где отношение мощности сигнала к мощности шума на входе в полосе пропускания четырехполюсника; отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе.

Из соотношения (2.2.1) видно, что для идеального нешумящего четырехполюсника коэффициент шума равен единице, а для любого реального

Представим приемное устройство в виде последовательно включенных четырехполюсников, которые имеют соответственно коэффициенты шума: Если нагрузки четырехполюсников согласованы, то для коэффициента шума приемного устройства нетрудно получить следующее соотношение:

где коэффициенты усиления четырехполюсников по мощности.

Из полученного выражения видно, что если приемник имеет усилитель высокой частоты с большим коэффициентом усиления, то его коэффициент шума будет в основном определяться собственными шумами этого усилителя и входных цепей.

Однако часто приемники сантиметрового диапазона усилителей на высокой частоте не имеют. В таких приемниках первым интенсивно шумящим элементом будет смеситель, вторым - усилитель промежуточной частоты. Шумы смесителя складываются из собственных шумов кристаллического детектора и шумов гетеродина. Обычно шумовые свойства смесителя принято характеризовать относительной шумовой температурой

Эффективна шумовая температура смесителя; абсолютная температура элементов приемного устройства; коэффициент передачи по мощности и коэффициент шума смесителя.

Тогда коэффициент шума приемника запишется в виде

Здесь коэффициент шума УПЧ.

Таким образом, коэффициент шума приемника в основном определяется шумами усилителя промежуточной частоты и шумами смесителя. Причин возникновения шумов УПЧ много. Можно указать, например, на такие источники шума, как тепловые шумы сопротивлений, шумы, возникающие за счет дробового эффекта в электронных лампах, и др.

Как следует из формулы (2.2.2), коэффициент шума всего усилителя промежуточной частоты определяется в основном коэффициентами шума первых его каскадов. Поэтому при проектировании приемных устройств особенное внимание уделяется шумовым свойствам входной цепи и первых каскадов УПЧ. Не останавливаясь подробно на этих вопросах, укажем, что коэффициент шума для приемников сантиметрового диапазона, в которых нет усиления на высокой частоте, обычно бывает порядка 10-16 дб

Если приемное устройство имеет усилитель высокой частоты, в качестве которого используется лампа бегущей волны то коэффициент шума такого приемника имеет порядок 3-б дб .

Зная величину коэффициента шума, можно легко подсчитать мощность шума на выходе УПЧ. Из форму получаем

где коэффициент усиления по мощности тракта приемного устройства до второго детектора.

Мощность шумов на входе в полосе пропускания УПЧ можно подсчитать по известной формуле

Где эквивалентная шумовая температура на входе, выраженная в абсолютных единицах; эффективная полоса пропускания УПЧ; k - постоянная Больцмана.

Тогда мощность шума на выходе УПЧ будет равна

где эффективная шумовая температура приемного устройства.

Следует отметить, что коэффициент шума входящий в эти формулы, есть коэффициент шума, замеренный при эффективной шумовой температуре на входе которая может отличаться от стандартной температуры Тогда можно использовать следующее соотношение между коэффициентом шума, измеренным при температуре и стандартным коэффициентом шума, измеренным при температуре

Шумы приемника ограничивают реальную чувствительность приемного устройства, а значит, и предельную дальность действия радиолокационной станции. Кроме того, за счет наличия шумов имеют место дополнительные флюктуационные ошибки измерения координат цели. В связи с этим важнейшей задачей проектирования приемных устройств радиолокационных станций является снижение уровня шумов.

За последнее время на этом пути удалось добиться существенных успехов главным образом за счет применения параметрических и молекулярных усилителей. Их собственные шумы оказываются сравнимыми или меньшими, чем уровень входных шумов.

При этом входными шумами будем называть шумы, возникающие до первого малошумящего усилителя. По причинам возникновения их можно разделить на две группы. К первой группе относятся шумы, возникающие за счет излучения небесного фона (космические шумы), вторичного излучения поглощающей среды (атмосферные шумы), теплового излучения земли, воспринимаемого боковыми лепестками диаграммы направленности антенны. Ко второй группе относятся шумы, которые

возникают в антенне и элементах приемного тракта предшествующих усилителю. К ним относятся шумы, возникающие за. счет конечной проводимости поверхности металлической антенны, потерь в волноводном тракте от антенны до малошумящего усилителя, прямых потерь в антенном переключателе и т. п.

Если на составляющие шумов антенны, возникающие за счет нагретой земли, мы можем влиять снижением уровня боковых лепестков за счет улучшения конструкции антенны, то более сложной проблемой является снижение уровня шумового излучения неба, принимаемого станцией с направления главного лепестка диаграммы направленности антенны. Этот шум состоит из составляющих, обусловленных рассеянием и поглощением в атмосфере, а также из шумового излучения, приходящего из пространства, расположенного за пределами ионосферы (космический шум). Хотя вопрос о зависимости уровня шумов от рабочей частоты станции еще недостаточно исследован, имеются сведения, дающие возможность судить -о том, что уровень космического шума обратно пропорционален частоте. Это иллюстрируется рис. 2.1, заимствованным из На рисунке показана зависимость эффективной шумовой температуры идеальных антенн от частоты. На более высоких частотах (свыше начинают сильно сказываться атмосферные шумы, которые увеличиваются с увеличением рабочей частоты станции. Отсюда, в частности, видно, что существует некоторый оптимальный диапазон рабочих частот, на котором шумовая температура антенны минимальна. Кроме того, приведенный график дает возможность оценить величину шумовой температуры антенны

Шумы элементов приемного тракта до малошумящего усилителя легко можно оценить. Если имеется некоторый источник с эквивалентной шумовой температурой и нам нужно вычислить эффективную шумовую температуру на выходе пассивного четырехполюсника с коэффициентом передачи по мощности то можно воспользоваться следующей формулой:

где абсолютная температура пассивного четырехполюсника.

блияние добавочных четырехполюсных элементов легко может быть оценено последовательным применением выражений этого типа.

В случае применения параметрических или молекулярных усилителей более удобной характеристикой шумовых свойств приемника является эффективная шумовая температура

Рис. 2.1. Эффективные шумовые температуры идеальных антенн, молекулярных и параметрических усилителей: 1 - идеальная горизонтально направленная на галактический центр антенна; 2 - идеальная вертикально направленная на галактический полюс антенна; 5 - молекулярный усилитель; 4 - параметрические усилители.

Она будет складываться из шумовой температуры на входе и температуры собственных шумов усилителя:

В результате получим, что эффективную шумовую температуру приемного устройства можно оценить по формуле

где эквивалентная шумовая температура антенны; абсолютная температура волноводного тракта; коэффициент передачи по мощности этого тракта; шумовая температура усилителя высокой частоты

По рис. 2.1 можно оценить эффективную шумовую температуру молекулярного и параметрического усилителей и ее зависимость от рабочей частоты. Как видно из графика, особенно низкой (несколько градусов оказывается шумовая температура молекулярного усилителя, поэтому в (приемные устройствах с такими усилителями очень большую роль начинают играть входные шумы. В связи с этим серьезной проблемой является уменьшение шумов на входе. Это можно сделать улучшением конструкции антенны, выбором рабочей частоты станции, охлаждением элементов, антенно-волноводного тракта до малошумящего усилителя и уменьшением потерь в этих элементах.

В дальнейшем мы всюду будем оперировать со спектральной плотностью шума которую нетрудно получить из приведенных выше соотношений: