Мощность в нагрузке приемной антенны. Эффективная площадь антенны, кип, кнд, ку, кпд.
Мощность в нагрузке:
(правая
часть из (4))
Максимальная
мощность будет в том случае когда
Мощность нагрузки
согласованной:
Рассмотрим
отношение:
-
коэффициент согласования, характеризует
степень согласования антенны с нагрузкой.
Далее преобразуем данное выражение:
раскроем эдс из(15)
выделим отношение
где
=S(плотность
потока мощности),
-
текущий КНД.
Полагаем что:
где
=
,
тогда
Соответственно:
Т.к для УКВ диапазона то:
Здесь же применяется коэффициент использования поверхности.
Показывает долю
мощности, которую антенна извлекает из
мощности падающей волны и передает в
нагрузку, обычно он лежит в предела от
0,2 до 0,8.
Шумовая температура приемной антенны
В связи с успехами в создании усилителей высокой частоты с низким уровнем шума возникла необходимость учитывать при расчете чувствительности приемных устройств шумы, вносимые антенной.
Шумы антенны
складываются из двух составляющих -
шума, обусловленного потерями в
антенне(собственный шум антенны) и шума
за счет внешних источников. Собственный
шум антенны определяется ее физической
температурой
и сопротивлением потерь
.
В соответствии с формулой Найквиста
средний квадрат шумового напряжения.
-
постоянная Больцмана.
-ширина
полосы пропускания.
Внешний шум,
принимаемый антенной, находится
аналогично, но этот шум относится к
сопротивлению излучения антенны
.
-коэффициент
пропорциональности, который представляет
собой такую температуру сопротивления
,
при которой его тепловой шум равен
внешнему шуму, принимаемому антенной.
-эквивалентная
шумовая температура сопротивления
излучения
.
Поскольку собственные и внешние шумы статически независимы, то суммарный шум:
Где:
- эквивалентная шумовая температура
антенны, такая температура сопротивления
,
при которой его тепловой шум равен
суммарному шуму антенны.
Мощность суммарного шума антенны на согласованной нагрузке будет:
В соотношении (36) первое слагаемое определяет составляющую шумовой температуры, обусловленную внешними шумами, второе дает составляющую шумовой температуры, обусловленную потерями в антенне. При высоком КПД основную роль играет внешний шум. Таким образом если пренебречь сопротивлением потерь, т.е. собственным шумом антенны, то:
-яркостная
температура в пределах телесного угла
.
Яркостная температура любого излучающего
тела определяется как температура
абсолютно черного тела, спектральная
интенсивность излучения которого на
данной частоте равна интенсивности
излучения рассматриваемого тела в
данном направлении.
Таким образом, Шумовая температура идеальной антенны(А без потерь) представляет собой усредненную яркостную температуру окружающего пространства с учетом направленности антенны.
Основными источниками внешних шумов в диапазоне УКВ являются:
- тепловое радиоизлучение земной атмосферы;
-космическое радиоизлучение, включая радиоизлучение планет и звезд;
- тепловое радиоизлучение земли и предметов, расположенных вблизи антенны.
Наиболее существенное
влияние на величину
оказывает земля и окружающие антенну
предметы, шумовая температура которых
принимается равной 290К(17С). Зависимость
космических шумов и шумов атмосферы от
частоты и угла места.
В
метровом диапазоне космическое излучение
существенно, с укорочением длинны волны
оно уменьшается. Большее значение в
этом диапазоне приобретают шумы
атмосферы. Они растут с уменьшением
угла места, поскольку растет толщина
слоя атмосферы, участвующего в создании
шумов.
Качество приемной антенны определяется отношением мощности полезного сигнала к мощности шумов.
-шумовая
температура приемного устройства.