Teplota šumu prijímacej antény. Teplota hluku

Teplota šumu antény

Teplota šumu antény- charakteristika šumového výkonu prijímacej antény. Teplota šumu nemá nič spoločné s fyzickou teplotou antény. Je daná Nyquistovým vzorcom a rovná sa teplote odporu, ktorý by mal rovnaký tepelný šum v danom frekvenčnom pásme:

Kde

Výkon hluku, - teplota hluku, - frekvenčné pásmo, - Boltzmannova konštanta.

Zdrojom hluku nie je samotná anténa, ale hlučné objekty na Zemi a vo vesmíre. Kozmická zložka hluku závisí od priemeru antény: čím väčší je priemer a zisk, tým užší je hlavný lalok vyžarovacieho diagramu, anténa zosilňuje menej vonkajšieho kozmického šumu spolu s užitočným signálom. Prízemná zložka teploty šumu antény závisí od elevačného uhla – čím nižšie anténa „vyzerá“, tým viac prijíma priemyselné rušenie a šum zo zdrojov na povrchu Zeme. Preto teplota hluku nie je konštantná hodnota, ale funkcia uhla elevácie. Spravidla je špecifikovaný v špecifikácii pre jednu alebo viac hodnôt elevačného uhla. Typická teplota šumu parabolickej antény s priemerom 90 cm v Ku pásme pre elevačný uhol 30 stupňov je 25-30K.

Teplota šumu antény v rádioastronómii

Koncept teploty šumu antény, spolu s pojmom teplota antény, je široko používaný v rádioastronómii. Teplota antény charakterizuje celkový výkon žiarenia prijímaného anténou, t.j. hlučnosť a sila skúmaných objektov, pričom teplota hluku je len sila hluku (interferujúce faktory). Ak žiadny rádiový zdroj nespadá do vyžarovacieho diagramu, potom sa teplota antény rovná teplote šumu. Užitočný signál teda závisí od rozdielu medzi teplotou antény a šumom.

Teplota hluku sa spravidla skladá z dvoch častí: konštantnej a stochastickej. Konštantná zložka môže byť kompenzovaná, ale stochastická zložka kladie zásadné obmedzenia na citlivosť rádioteleskopov. Preto, aby sa zvýšil pomer signálu k šumu pri konštrukcii rádioteleskopov, hlavná pozornosť sa venuje zníženiu stochastickej zložky. Na to sa používajú nízkošumové zosilňovače, prijímače sa chladia tekutým dusíkom alebo héliom atď.

pozri tiež

Odkazy

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite si, čo je „teplota šumu antény“ v iných slovníkoch:

Efektívna hodnota, ktorá slúži ako miera sily hluku v rádiových prijímačoch. Sh. t. Tsh sa rovná teplote prispôsobeného odporu (ekvivalent antény), pri ktorej sa výkon jej tepelného šumu rovná výkonu šumu daného ... ...

ekvivalentná teplota šumu satelitného spojenia Recom- Teplota šumu na výstupe z prijímacej antény pozemskej stanice, zodpovedajúca výkonu vysokofrekvenčného šumu, ktorý vytvára celkový šum pozorovaný na výstupe satelitného spojenia, s výnimkou hluku generovaného rušením zo satelitných spojení, ... . .. Technická príručka prekladateľa

Ekvivalentná teplota šumu satelitného spojenia- 1. Teplota šumu na výstupe prijímacej antény pozemskej stanice, zodpovedajúca výkonu vysokofrekvenčného šumu, ktorý vytvára celkový šum pozorovaný na výstupe satelitného spojenia, s výnimkou hluku generovaného rušením zo satelitných spojení, . ... ... Telekomunikačný slovník

Hodnota charakterizujúca výkon elektromagnetického žiarenia prijímaného anténou. Často sa používa v rádioastronómii. Teplota antény nemá nič spoločné s fyzickou teplotou antény. Rovnako ako teplota hluku je ... Wikipedia

Fotometrická hodnota charakterizujúca intenzitu žiarenia. Často sa používa v rádioastronómii. Obsah 1 Vo frekvenčnom rozsahu 2 V rozsahu vlnových dĺžok ... Wikipedia

Anténa rádioteleskopu RT 7,5 MSTU im. Bauman. Ruská federácia, Moskovský región, Dmitrovský okres. Priemer zrkadla 7,5 metra, rozsah prevádzkovej vlnovej dĺžky: 1 4 mm Anténa je zariadenie na vysielanie a príjem rádiových vĺn (rôzne elektromagnetické ... ... Wikipedia

I Orbit (z lat. orbita track, path) kruh, rozsah, rozloženie; pozri aj Orbit (med.), Dráhy nebeských telies, Dráhy umelých vesmírnych objektov. II Orbit (med.) očná jamka, kostná dutina lebky, v ktorej ... ... Veľká sovietska encyklopédia

GOST 24375-80 Rádiová komunikácia. Pojmy a definície- Terminológia GOST 24375 80: Rádiová komunikácia. Pojmy a definície pôvodný dokument: 304. Absolútna nestabilita frekvencie rádiového vysielača Nestabilita frekvencie vysielača Definície pojmu z rôznych dokumentov: Absolútna nestabilita ... ...

Zariadenie na príjem a meranie rádiového vyžarovania z vesmíru. objekty v rozsahu od dekametrových až po milimetrové vlnové dĺžky (v rámci „priesvitného okna“ zemskej atmosféry pre rádiové vlny). Merania na dlhších vlnových dĺžkach sa vykonávajú z vesmíru. R.… … Fyzická encyklopédia

GOST R 50788-95: Zariadenia na priamy príjem programov satelitného televízneho vysielania. Klasifikácia. Hlavné parametre. Technické požiadavky. Metódy merania- Terminológia GOST R 50788 95: Zariadenia na priamy príjem programov satelitného televízneho vysielania. Klasifikácia. Hlavné parametre. Technické požiadavky. Metódy merania originálny dokument: 3.1.4 Anténne zariadenie na príjem ... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

Ako bolo uvedené, výstupný šum prijímača je súčtom zosilneného šumu zdroja signálu a vlastného šumu prijímača, t.j.

S ohľadom na to dostaneme:

.

Z výrazu vyplýva, že vždy
. Len s ideálnym prijímačom, keď
potom
.

Postoj
možno považovať podmienene za vlastný šum prijímača, prepočítaný na vstup prijímača alebo znížený na vstup prijímača. Označiť:

,

.

Znížený hluk je teda:

Nominálny výkon šumu vstupujúceho na vstup prijímača z výstupnej impedancie zdroja signálu pri teplote , rovná sa

,

kde je hodnota
určený vzorcom
.

Táto veličina sa nazýva štandardný vstupný šum. Potom bude znížený hluk vyjadrený ako

Teplota hluku prijímača

Zavedme zápis do posledného vzorca:

.

Táto hodnota sa nazýva teplota šumu prijímača. S ohľadom na to dostaneme

.

Definujme fyzikálny význam teploty hluku. Šum na výstupe skutočného prijímača z posledného vzorca vyjadríme takto:

Teraz vyjadríme šum na výstupe ideálneho prijímača:

Porovnaním oboch výrazov môžeme pojmu "teplota hluku prijímača" dať nasledujúci fyzikálny význam. Teplota šumu prijímača je teplota, o ktorú je potrebné zvýšiť teplotu výstupnej impedancie zdroja signálu
takže šum na výstupe ideálneho prijímača sa rovná šumu na výstupe skutočného prijímača.

Šumové číslo vyjadríme pomocou teploty hluku, preto vydelíme výraz (2.2) číslom (2.3), dostaneme:

.

hodnota
sa nazýva relatívna teplota šumu prijímača. Ak vezmeme do úvahy túto notáciu, nakoniec získame

.

2.3 Hlukové číslo sériovo zapojených štvorpólov

Pre analýzu vplyvu šumu jednotlivých stupňov prijímača na jeho výsledné šumové číslo je vhodné znázorniť prijímač ako sériové zapojenie štvorkoncových sietí (obrázok 2.2), t.j.

Obrázok 2.2

Predpokladajme, že prijímač pozostáva z troch stupňov, z ktorých každý má svoj vlastný zisk
a vaše hlučnosť
. Používame výraz (2.1)

.

Pre výstupný šum trojstupňového prijímača píšeme

Podobne pre ideálny prijímač máme:

Dosadenie čitateľa a menovateľa do výrazu pre
a vzhľadom na to

; ,

Podobne možno získať výrazy pre ľubovoľný počet kaskád. závery:

1) Šumové číslo prijímača je určené hlavne šumom jeho prvých stupňov.

2) Na vstup prijímača by mal byť umiestnený zosilňovač s nízkym vlastným šumom a vysokým ziskom.

3) Čím väčší je zisk prvého stupňa, tým menej ovplyvňujú nasledujúce stupne výsledné šumové číslo prijímača.

Navyše sa dá matematicky ukázať, že pre pasívny štvorpól s
, šumové číslo je

.

2.4 Citlivosť RPA a jej vzťah k šumovému číslu

Existuje limitná (alebo prahová) a skutočná citlivosť RP R U.

Limitná citlivosť je minimálny signál na vstupe prijímača, pri ktorom je pomer na výstupe prijímača
rovný jednej.

Skutočná citlivosť (alebo citlivosť obmedzená na šum) je minimálny signál na vstupe prijímača, pri ktorom je na výstupe prijímača poskytovaná daná užitočná úroveň signálu pre daný pomer.
.

Limitná citlivosť sa rovná súčtu zníženého šumu prijímača a šumu prichádzajúceho na vstup z antény, t.j.

,

kde - teplota šumu antény;

je relatívna teplota šumu antény.

Pre normálnu prevádzku koncového zariadenia je však potrebné, aby
by bola oveľa väčšia ako jedna. Preto je skutočná citlivosť určená výrazom

,
,

kde - koeficient rozlíšiteľnosti.

Na odhad citlivosti samotného prijímača (bez antény) sa používa vzorec pre
, t.j.

;
.

Vo všetkých prípadoch tým viac
, viac a tým menšia (horšia) citlivosť prijímača.

Vnútorný šum je šum aktívneho stratového odporu antény Tlos (strata - straty) a šum aktívneho odporu strát napájača Tf. Ich úroveň závisí od frekvencie do tej miery, do akej od nej závisia aktívne straty v anténe a napájači.

tepelný hluk podávača Tf

Pri znalosti strát podávača v dB je ľahké ich vypočítať pomocou vzorca Tf = To (1 - účinnosť), kde To je teplota média (napájača) v gr. Kelvin. Prečo známe straty podávača treba prepočítať z dB na účinnosť a urobiť výpočet. Napríklad pri strate napájača 1 dB je jeho účinnosť 0,89. Pri 17°C bude mať tento podávač teplotu hluku Tf = 290 (1 - 0,89) = 32°.

Tepelný šum antény Tlos

Jeho hodnotu je možné vypočítať aj zo známych strát v materiáli antény. Anténa vyrobená z ideálneho materiálu nešumí. Od skutočného robí šum do tej miery, že jeho stratový odpor je zlomkom ŽIAROVÉHO odporu antény. Výber napájacieho bodu a zodpovedajúceho zariadenia spolu s R radi. a strata R je tiež prevedená na VSTUPNÚ impedanciu antény.
Stratu v dB v anténe vyrobenej zo skutočného materiálu možno určiť rozdielom v zisku antény vyrobenej z ideálneho a skutočného materiálu. Prevedením db do pomeru veličín a odčítaním od jednoty dostaneme podiel R strát v R žiarení. alebo R vstup. Vynásobením zlomku R strát okolitou teplotou v °Kelvinoch dostaneme straty T šumom R alebo stratu T s presnosťou viac ako dostatočnou pre bežné VHF antény.
Napríklad 50 ohmová anténa z ideálneho materiálu má zisk 13 dB, hliníková 12,81 dB. Rozdiel 0,19 dB zodpovedá pomeru U alebo R 0,9783. 1,0 - 0,9783 = 0,0217 je podiel strát. Pri R v 50 ohmoch bude stratový odpor znížený na vstup 0,0217 x 50 \u003d 1,085 ohmov. Ak sa predpokladá, že teplota média je 290° Kelvina, potom strata T bude: 290°K x Rdrive strata / Rin. V našom prípade to bude 290 x 1,085 / 50 \u003d 6,3 ° K.
S dostatočnou presnosťou je výpočet jednoduchšie. Podľa decibelovej tabuľky nájdeme číselnú hodnotu rozdielu zosilnenia, odčítame 1 a vynásobíme 290°. V našom príklade je 0,19 dB = 1,022. V tomto prípade sa Tlos bude rovnať 290(1,022-1)=6,4°. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje výpočet Tlos pre typické straty v čistých hliníkových VC anténach, vykonaný v MMANA. Ak vezmeme do úvahy straty v napájači, efektívna teplota Tlos na vstupe do prijímača sa bude rovnať účinnosti Tlos x napájača.

Prevodná tabuľka rozdielu zisku antény vypočítaná pre ideálny materiál a čistý hliník v Tlos

VONKAJŠIE HLUKY APS

Vonkajší šum je šum prijímaný anténou zo zdrojov hluku vo vonkajšom priestore rovnakým spôsobom ako užitočný signál. Takýmito zdrojmi sú tepelný šum zeme Tz alebo Tearth (zem - zem), hluk spôsobený človekom Tm a kozmický hluk (hluk oblohy) Tk alebo Tsky (obloha - obloha). Je zrejmé, že celkový vonkajší šum APS bude závisieť od teploty šumu týchto zdrojov a od vzoru a polohy antény vzhľadom na tieto zdroje, a preto ho nemožno normalizovať. tepelný šum zeme T zem

Presne povedané, teplota hluku Zeme Slza sa rovná jej fyzickej teplote T vynásobenej 1 - F, kde F je koeficient odrazu zemského povrchu, ktorý zase závisí od uhla sklonu, elektrických vlastností zemského povrchu. povrchu a polarizácie antény. Ale na pásmach VHF je spravidla splnená Rayleighova podmienka, zemský povrch sa považuje za drsný, odraz od neho je difúzny, F má tendenciu k 0 a Tearth má tendenciu k fyzickej teplote Zeme, ktorá sa zvyčajne berie vo výpočtoch ako 290 ° K. Úroveň tepelného šumu zeme závisí len málo od frekvencie.

technogénny hluk Тt

Hluk elektrických zariadení, od domácich spotrebičov, počítačových sietí až po elektrické vedenia, elektrickú dopravu a priemysel. podnikov. Úroveň môže byť veľmi rozdielna, od 0 °K v opustenej oblasti bez koľajníc, potrubí a elektrických komunikácií v okruhu 100 km až po tisíce a desaťtisíce stupňov v obchodných centrách miest a priemyselných zónach. Alebo jednoducho, ak má sused pripojenú do siete čínsku nabíjačku alebo napájací zdroj bez odrušovacieho filtra. So zvyšujúcou sa frekvenciou intenzita technogénneho hluku klesá, no nie tak rýchlo, ako by sme chceli.

hluk oblohy Tsky

Ako je možné vidieť na mape oblohy Tsky pre 136 MHz, rôzne oblasti oblohy majú veľmi rozdielne teploty hluku Tsky, od 200° do 3000°K. Pri frekvencii 430 MHz je teplota šumu tých istých oblastí v priemere 15-krát nižšia. Teplota hluku Tsky nie je konštantná v čase, závisí od slnečnej aktivity. Okrem toho Tsky zahŕňa aj hluk disku Slnka, Mesiaca, planét, ktoré sú tiež nestabilné a veľmi rozdielne v čase.

HODNOTENIE TEPLOTY HLUKU APS

Metodiku hodnotenia dobre opísali DJ9BV a F6HYE v DUBUS-3/1992. Preklad tohto článku Hodnotenie kvality EME systému si môžete prečítať na portáli VKV. Preklad Nikolaj Myasnikov, UA3DJG.

CELKOVÁ TEPLOTA HLUKU APS

Teplota šumu antény Ta na vstupe napájača je aritmetický súčet teplôt šumu vnútorných a vonkajších zdrojov hluku. Teplota šumu APS na vstupe prijímača je tiež aritmetickým súčtom teploty šumu antény Ta, berúc do úvahy jej straty v napájači a teplotu šumu samotného napájača Tf. Tafs \u003d Daňová účinnosť + Tf. TF konkrétneho napájača je možné vopred vypočítať podľa jeho útlmu a nie je zahrnuté vo výpočtoch nižšie, nižšie sa berie do úvahy iba Ta antény alebo anténneho systému (stack).

VÝPOČET TEPLOTY HLUKU ANTÉNY

Existuje niekoľko metód na výpočet Ta. Napríklad tu je jeden z nich:
V mnohých prípadoch sa ukazuje ako vhodné určiť teplotu šumu antény pomocou koeficientov rozptylu βi. Koeficient rozptylu v režime vysielania je chápaný ako pomer podielu výkonu obsiahnutého v danom priestorovom uhle k celkovému výkonu vyžiarenému anténou. Zvyčajne sa rozlišujú celkové a diferenciálne koeficienty rozptylu. Celkový rozptylový faktor je pomer celkového výkonu vyžiareného anténou do bočných a zadných lalokov vyžarovacieho diagramu k celkovému vyžiarenému výkonu. Prirodzene, celkový koeficient rozptylu je súčtom diferenciálnych koeficientov β i.
Ak je napríklad priestor okolo antény rozdelený na tri oblasti: 1) oblasť hlavného laloka, .2) oblasť, ktorú zaberajú laloky predného polpriestoru (vzhľadom na otvor antény), 3 ) oblasť zadného polopriestoru, potom efektívnu teplotu šumu antény bez zohľadnenia ohmických strát možno určiť pomocou koeficientov rozptylu z výrazu Ta = T 1 (1 - β) + T 2 β 2 + T 3 β 3, kde T 1 je priemerná teplota jasu média v rámci hlavného laloku diagramu; T2 je priemerná teplota jasu vyžarovania šumu prijímaného bočnými lalokmi v oblasti polovičného priestoru, ktorý je smerom dopredu vzhľadom na otvor antény; T3 priemerná teplota jasu vyžarovania hluku v oblasti zadného polopriestoru; β je celkový koeficient rozptylu antény za hlavným lalokom diagramu; β 2, β 3 - koeficienty rozptylu v prednej a zadnej hemisfére β 1 \u003d β 2 + β 3 Celková teplota šumu antény, berúc do úvahy ohmické straty v prenosovom vedení, je: Ta y \u003d Ta η + Ty \u003d Ti (1 - β) η + T2 β 2 η + T3 β 3 η + T0 (1 - η). Teplota šumu antény teda závisí nielen od vnútorných charakteristík antény (β, η), ale aj od teploty vonkajšieho vyžarovania šumu (T 1, T 2, T 3). Preto sa v závislosti od orientácie antény bude meniť jej teplota šumu.
Vo vyššie uvedenej metodike neexistuje žiadny špecifický parameter alebo ich komplex, pomocou ktorého by ste mohli navzájom porovnávať antény a vyberať si. Dôvodom je premenlivosť teploty šumu externých zdrojov a jej závislosť od polohy antény voči nim. Píše o tom I. Goncharenko DL2KQ na svojom fóre.
otázka:
Existujú vzorce na výpočet Ta, G/Ta, T los? Prečo tieto údaje vypočítava iba YA324, ale nie MMANAGAL?
odpoveď:
Teplota šumu antény (aka Ta) k nám prišla z rádioastronómie. Ta sa vypočíta ako súčin hustoty priestorového šumu (jednotka slnečného toku, sfu) S (1S = 10-22 W s/m2) a efektívnej apertúrnej plochy antény A, delenej dvomi Boltzmannovými konštantami 2 k ( kde k=1,380662 10-23). Nahradením plochy otvoru pomocou vzorca, ktorý ju spája s Ga (pozri napríklad článok 3.1.7 v druhej časti „HF a VHF“), získame a zjednodušením, výpočtom stupňov a konštánt dostaneme: Ta = SG λ² / 3,47, kde: S - sfu bezrozmerná, dnešná hodnota (pozri napr. Geofyzikálne výstrahy); G - v časoch (nie v dB); λ - v metroch.
Ako ste pochopili, mať G vypočítané v programe (aj maximum aj prúd, v ľubovoľnom smere pozdĺž vektora), nie je ťažké vypočítať Ta, G/Ta, Tlos. Urobme to v GAL-ANA. Prečo to neurobili v MMANA-GAL? Pretože bezplatný MMANA-GAL sme vytvorili na základe našej osobnej (a možno chybnej) predstavy o zrozumiteľnosti a vhodnosti pri výpočtoch antény. Podľa spomínaného názoru je použitie teplôt podávača a antény nevhodná vec. Presvedčte sa sami: vzorec Tlos zahŕňa premenlivú teplotu okolitého priestoru To a vzorec Ta zahŕňa nekonštantnú jednotku slnečného toku závislú od Slnka. Výsledkom je, že Tlos a Ta kráčajú od počasia. Je vhodné použiť takéto plávajúce parametre? Samozrejme, môžete zaviesť nejaké štandardné priemery To a S. Ale toto ešte nebolo štandardizované, a preto v rôznych publikáciách niektorí chodia do lesa, niektorí na palivové drevo. odpoveď bola napísaná 24.1.2007 o 8:11

Rádioamatéri prijali metódu na výpočet šumových vlastností antény ako pomer G / T, kde G je zisk antény a Ta je jej teplota šumu. Zisk G je dosť špecifický, zatiaľ čo hladina šumu Ta je definovaná len pre T los, ostatné zložky závisia od prerušovaných vonkajších zdrojov šumu a orientácie antény voči nim, preto ich treba špecifikovať vopred.
Orientácia antény alebo ich zväzku vzhľadom na zem sa berie ako poloha antény v horizontálnej polarizácii s maximálnym uhlom sklonu vzhľadom k horizontu (eleváciou) 30°
Predpokladá sa, že vonkajšie podmienky, T hluku oblohy a T hluku zeme, sú rovnomerne rozložené na hornej a dolnej hemisfére okolo antény. T šumu oblohy v pásme 144 MHz sa berie ako 200°, v pásme 432 MHz 15°. Predpokladá sa, že zemný hluk na oboch pásmach je 1000°.
Výsledky výpočtu G/T antén v 2 x 2 zásobníkoch sú uvedené v tabuľke VE7BQH.

KONTAKTNÉ HLUKY

Existuje ďalší zdroj šumu, o ktorom programy nepoznajú, a rádioamatéri naň niekedy zabúdajú – kontaktný šum. Kontaktný šum je priamo úmerný veľkosti prúdu, hustota výkonu klesá so zvyšujúcou sa frekvenciou (1 / f), ale za určitých podmienok na VKV môže dosiahnuť hodnotu, ktorá ruší aj miestne komunikácie. Toto je šum premenných kontaktných bodov v anténach s mechanickým spojením prvkov, traverz, kovových spojovacích prvkov navzájom. Závitové pripojenie, lisovanie, krimpovanie svorkou, tesné zapadnutie rúrky do rúrky, RF konektor - všade je galvanický kontakt nie po celej ploche, ale vo viacerých bodoch. Napriek ich množstvu každý najmenší náraz preruší niektoré body kontaktu a vytvorí iné. Pod vplyvom sa rozumie posun od vetra, zmena veľkosti so zmenou teploty, proces povrchovej korózie, rozpad oxidového filmu vysokofrekvenčným napätím a jeho obnovenie pri príjme, "blúdivé prúdy" výkonu. mriežka a elektrostatika atď. Výsledkom je, že pri kontaktoch, ktoré sú spoľahlivé z pohľadu elektrikára oddelenia bývania, sa dráha prúdu a geometria antény neustále menia. Šuchot a praskanie, ktoré sa v tomto prípade vyskytuje, sa zvyčajne pripisuje vonkajším zásahom. Skrutkové spojenie medzi vibrátorom a káblom vyrobeným z rôznych kovov má tieto nevýhody v plnej miere. V anténach VK, v ktorých sú vibrátor a gama dorovnávač pripevnené pásikovým zvlnením, sú možné rovnaké dôvody pri 145 MHz a pri 1296 MHz nevyhnutne vedú k nestabilite a zhoršeniu parametrov antény.

Literatúra (a sú to aj odkazy na stránky, kde sa dajú stiahnuť):
1 - Moderné problémy anténovo-vlnovodovej techniky Zbierka článkov Akadémie vied ZSSR
2 - Príručka rádioamatéra - krátkovlnné S. G. Bunin, L. P. Yaylenko
3 - Metódy na potlačenie šumu a rušenia v elektronických systémoch G. Ott
4 - Príručka rádiového relé rev. Borodich S.V.
5 - Základná rádioastronómia Kaplan
6 - Rádioastronómia J. Kraus

Strana 3

V literatúre bolo publikovaných množstvo správ o vývoji chladených parametrických zosilňovačov. Príspevky prezentujú najmä výsledky štúdia vplyvu chladenia diódy na efektívnu teplotu šumu zosilňovača. Na obr. 11.4 sú uvedené experimentálne získané závislosti teploty šumu zosilňovača od teploty diód vyrobených z germánia, kremíka a arzenidu gália.

Spolu s tým je známych veľa prípadov, keď skutočný hluk výrazne prevyšuje hluk vypočítaný podľa týchto vzorcov. Aby sa predišlo nesúladu medzi experimentom a výpočtom, namiesto zodpovedajúcich reálnych hodnôt sa zavádzajú pojmy efektívna teplota hluku alebo efektívny odpor (vodivosť). Takéto zobrazenia sú neúspešné a dokonca škodlivé, pretože aj keď umožňujú numericky zredukovať experiment s výpočtom, nezodpovedajú podstate veci, a preto neuvádzajú správne spôsoby, ako sa vysporiadať s hlukom.

Rovnica (5.26) používa pojem šumové číslo na opis šumových charakteristík zosilňovača. Rovnica (5.28) je alternatívna (a zároveň ekvivalentná) charakteristika, nazývaná efektívna teplota hluku. Pripomeňme, že faktor šumu je miera relatívnej k norme. Teplota hluku nemá takéto obmedzenie.

Toto oddelenie sa jednoducho vykoná pomocou obehového čerpadla, ako je znázornené na obr. 17.23 hod. To má tiež tú výhodu, že hluk záťaže prijímača izbovej teploty neprechádza priamo do masera. Okrem teploty vlastného hluku masera TNM zahŕňa efektívna teplota hluku nasledujúce pojmy: TNR / gp, ktorý zohľadňuje šum prijímača; TLA, ktorý berie do úvahy šum ukončenia záťaže odrazený od antény; TLM v dôsledku hluku prechádzajúceho medzi ramenami 2 a 4 obehového čerpadla; TRM v dôsledku prechodu hrotov prijímača medzi ramenami 3 a 2 aT0 určenými disipačnými stratami v napájači medzi anténou a maserom.

Rozdiely medzi sieťami zosilňovačov a stratovými sieťami možno vidieť v kontexte stratových a šumových mechanizmov opísaných vyššie. Aj v tomto prípade sa však zhoršenie prejaví zvýšením šumového čísla alebo efektívnej teploty hluku.

Napríklad Petritzova teória vedie k zákonu tvaru v - 1 s odchýlkami 3 56 v takmer päťdekádovom frekvenčnom rozsahu. Boli vykonané niektoré merania šumu blikania; Nichol zistil, že pri frekvencii 45 MHz môže byť tento hluk väčší ako hluk výstrelu a môže byť významný pri frekvenciách do 1 GHz. Tieto dodatočné zdroje hluku sa musia brať do úvahy pri analýze charakteristík bodových kontaktných diód, pričom takýto hluk sa pripisuje efektívnej teplote hluku.

V zariadeniach TRRL sa najčastejšie používajú parametrické zosilňovače. Sú to zariadenia, ktoré nevyužívajú premenlivý reaktívny prvok, ktorý sa používa ako parametrická dióda, ktorá má vlastnosti nelineárnej kapacity a vplyvom vonkajších zdrojov energie mení svoju reaktanciu. Keďže čisto reaktívne prvky nemajú vlastný šum, PU poskytujú nízku hladinu hluku, čo umožňuje znížiť efektívnu teplotu hluku prijímača na požadovanú hodnotu 100 - 150 K. Využívajú kapacitu p-tého prechodu hl. dióda akumulovať energiu a táto kapacita sa mení dodávaním striedavého napätia z generátora čerpadla (GN), ktorého frekvencia je vyššia ako frekvencia zosilneného signálu.

Pre kryogénne chladené prijímače milimetrových a submilimetrových vĺn môže Rayleigh-Jeansova aproximácia poskytnúť významnú chybu. Na určenie efektívnej teploty hluku zdroja tepla sa používajú dva vzorce, keď sa musia brať do úvahy kvantové efekty.

Ak vezmeme efektívnu teplotu plynu rovnú 500 K, pre Ne n Dopplerovu rozšírenú čiaru (9.9) dostaneme, že šírka pásma zosilňovača je 315 MHz a pomocou vzorca (9.20) zistíme celkový výkon výstupného šumu na režim 12 3 10 - 9 wattov. Vzorec (9.6) udáva, že efektívna teplota hluku je v tomto prípade 8550 K, pričom ideálna hodnota tejto hodnoty je 6120 K.

Teplotný rozsah pre komerčné systémy je zvyčajne medzi 30 a 150 K. Nevýhodou použitia šumových faktorov pre takéto nízkošumové siete je, že všetky získané hodnoty sú blízke jednotke (0 5 - 1 5 dB), čo sťažuje porovnať zariadenia. Pre aplikácie vesmírnej komunikácie nie je referenčná teplota 290 K tak vhodná ako pre pozemné aplikácie. Efektívna vstupná teplota hluku sa jednoducho porovnáva s efektívnou teplotou zdrojového hluku. Vo všeobecnosti sú aplikácie zahŕňajúce zariadenia s nízkou hlučnosťou najlepšie opísané z hľadiska efektívnej teploty, a nie z hľadiska hlučnosti.

Na realizáciu jednoramennej verzie zosilňovača bolo použité obehové čerpadlo. V zosilňovačoch tohto druhu sa používajú diódy s ostrými, hladkými a bodovými prechodmi. Výstupné výkony sú 5 - 500 mA, nad týmito hodnotami dochádza k saturácii; v tomto výkonovom rozsahu sa súčin šírky pásma zosilnenia zvyšuje. Efektívna teplota hluku zvyčajne nepresahuje 300 K; V rámci určitých limitov je možné znížiť teplotu hluku použitím vyššieho výkonu čerpadla.

Na obr. Obrázok 4.11 je graf, ktorý porovnáva vlastnosti šumu rôznych typov zosilňovačov. Z grafu vyplýva, že teplota šumu kryštalických mixérov veľmi rýchlo stúpa so zvyšujúcou sa frekvenciou a pri / 300 MHz presahuje 1000 K. Obvody vysokofrekvenčných zosilňovačov na báze triód majú nižšiu teplotu šumu. Keď sa však frekvencia zosilnených kmitov zvyšuje, zvyšuje sa aj veľmi rýchlo. Efektívna teplota šumu tunelových diódových zosilňovačov zostáva takmer konštantná (Te 800 K) až do /6000 MHz. Parametrické zosilňovače (PA) majú teplotu šumu blízku 100 K. Pre porovnanie je na obrázku znázornená teplota šumu niektorých zdrojov hluku.

Teplota šumu antény

Teplota šumu antény- charakteristika šumového výkonu prijímacej antény. Teplota šumu nemá nič spoločné s fyzickou teplotou antény. Je daná Nyquistovým vzorcom a rovná sa teplote odporu, ktorý by mal rovnaký tepelný šum v danom frekvenčnom pásme:

Kde

Výkon hluku, - teplota hluku, - frekvenčné pásmo, - Boltzmannova konštanta.

Zdrojom hluku nie je samotná anténa, ale hlučné objekty na Zemi a vo vesmíre. Kozmická zložka hluku závisí od priemeru antény: čím väčší je priemer a zisk, tým užší je hlavný lalok vyžarovacieho diagramu, anténa zosilňuje menej vonkajšieho kozmického šumu spolu s užitočným signálom. Prízemná zložka teploty šumu antény závisí od elevačného uhla – čím nižšie anténa „vyzerá“, tým viac prijíma priemyselné rušenie a šum zo zdrojov na povrchu Zeme. Preto teplota hluku nie je konštantná hodnota, ale funkcia uhla elevácie. Spravidla je špecifikovaný v špecifikácii pre jednu alebo viac hodnôt elevačného uhla. Typická teplota šumu parabolickej antény s priemerom 90 cm v Ku pásme pre elevačný uhol 30 stupňov je 25-30K.

Teplota šumu antény v rádioastronómii

Koncept teploty šumu antény, spolu s pojmom teplota antény, je široko používaný v rádioastronómii. Teplota antény charakterizuje celkový výkon žiarenia prijímaného anténou, t.j. hlučnosť a sila skúmaných objektov, pričom teplota hluku je len sila hluku (interferujúce faktory). Ak žiadny rádiový zdroj nespadá do vyžarovacieho diagramu, potom sa teplota antény rovná teplote šumu. Užitočný signál teda závisí od rozdielu medzi teplotou antény a šumom.

Teplota hluku sa spravidla skladá z dvoch častí: konštantnej a stochastickej. Konštantná zložka môže byť kompenzovaná, ale stochastická zložka kladie zásadné obmedzenia na citlivosť rádioteleskopov. Preto, aby sa zvýšil pomer signálu k šumu pri konštrukcii rádioteleskopov, hlavná pozornosť sa venuje zníženiu stochastickej zložky. Na to sa používajú nízkošumové zosilňovače, prijímače sa chladia tekutým dusíkom alebo héliom atď.

pozri tiež

Odkazy

Nadácia Wikimedia. 2010.

• Šumov, Alexander Vitalievič
• Shumovka (okres Shumyachsky, obec)

Pozrite si, čo je „teplota šumu antény“ v iných slovníkoch:

Teplota hluku je efektívna hodnota, ktorá slúži ako miera sily hluku v rádiových prijímačoch. Sh. t. Tsh sa rovná teplote prispôsobeného odporu (ekvivalent antény), pri ktorej sa výkon jej tepelného šumu rovná výkonu šumu daného ... ...

ekvivalentná teplota šumu satelitného spojenia Recom- Teplota šumu na výstupe z prijímacej antény pozemskej stanice, zodpovedajúca výkonu vysokofrekvenčného šumu, ktorý vytvára celkový šum pozorovaný na výstupe satelitného spojenia, s výnimkou hluku generovaného rušením zo satelitných spojení, ... . .. Technická príručka prekladateľa

Ekvivalentná teplota šumu satelitného spojenia- 1. Teplota šumu na výstupe prijímacej antény pozemskej stanice, zodpovedajúca výkonu vysokofrekvenčného šumu, ktorý vytvára celkový šum pozorovaný na výstupe satelitného spojenia, s výnimkou hluku generovaného rušením zo satelitných spojení, . ... ... Telekomunikačný slovník

Teplota antény- hodnota charakterizujúca silu elektromagnetického žiarenia prijímaného anténou. Často sa používa v rádioastronómii. Teplota antény nemá nič spoločné s fyzickou teplotou antény. Rovnako ako teplota hluku je ... Wikipedia

Teplota jasu- fotometrická veličina charakterizujúca intenzitu žiarenia. Často sa používa v rádioastronómii. Obsah 1 Vo frekvenčnom rozsahu 2 V rozsahu vlnových dĺžok ... Wikipedia

Rádiová anténa- Anténny rádioteleskop RT 7,5 MSTU. Bauman. Ruská federácia, Moskovský región, Dmitrovský okres. Priemer zrkadla 7,5 metra, rozsah prevádzkovej vlnovej dĺžky: 1 4 mm Anténa je zariadenie na vysielanie a príjem rádiových vĺn (rôzne elektromagnetické ... ... Wikipedia

Orbit- I Orbit (z lat. orbita track, path) kruh, rozsah, rozdelenie; pozri aj Orbit (med.), Dráhy nebeských telies, Dráhy umelých vesmírnych objektov. II Orbit (med.) očná jamka, kostná dutina lebky, v ktorej ... ... Veľká sovietska encyklopédia

GOST 24375-80 Rádiová komunikácia. Pojmy a definície- Terminológia GOST 24375 80: Rádiová komunikácia. Pojmy a definície pôvodný dokument: 304. Absolútna nestabilita frekvencie rádiového vysielača Nestabilita frekvencie vysielača Definície pojmu z rôznych dokumentov: Absolútna nestabilita ... ...

RÁDIOVÝ TELESKOP- prístroj na príjem a meranie rádiového vyžarovania z vesmíru. objekty v rozsahu od dekametrových až po milimetrové vlnové dĺžky (v rámci „priesvitného okna“ zemskej atmosféry pre rádiové vlny). Merania na dlhších vlnových dĺžkach sa vykonávajú z vesmíru. R.… … Fyzická encyklopédia

GOST R 50788-95: Zariadenia na priamy príjem programov satelitného televízneho vysielania. Klasifikácia. Hlavné parametre. Technické požiadavky. Metódy merania- Terminológia GOST R 50788 95: Zariadenia na priamy príjem programov satelitného televízneho vysielania. Klasifikácia. Hlavné parametre. Technické požiadavky. Metódy merania originálny dokument: 3.1.4 Anténne zariadenie na príjem ... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie