Gli oggetti con temperature effettive superiori allo zero assoluto irradieranno energia. La quantità di energia irradiata è solitamente espressa in temperatura equivalente TB, comunemente chiamata temperatura di brillanza, definita come:
TB è la temperatura di luminosità (temperatura equivalente), ε è l'emissività, Tm è la temperatura molecolare effettiva e Γ è il coefficiente di emissività superficiale correlato alla polarizzazione dell'onda.
Poiché l'emissività è compresa nell'intervallo [0,1], il valore massimo che la temperatura di luminosità può raggiungere è pari alla temperatura molecolare. In generale, l'emissività è funzione della frequenza operativa, della polarizzazione dell'energia emessa e della struttura delle molecole dell'oggetto. Alle frequenze delle microonde, gli emettitori naturali di buona energia sono il suolo con una temperatura equivalente di circa 300 K, o il cielo in direzione zenitale con una temperatura equivalente di circa 5 K, o il cielo in direzione orizzontale di 100~150 K.
La temperatura di luminosità emessa dalle diverse sorgenti luminose viene intercettata dall'antenna e appare allaantennaestremità sotto forma di temperatura dell'antenna. La temperatura rilevata all'estremità dell'antenna è data dalla formula sopra riportata, dopo aver ponderato il diagramma di guadagno dell'antenna. Può essere espressa come:
TA è la temperatura dell'antenna. Se non vi sono perdite per disadattamento e la linea di trasmissione tra l'antenna e il ricevitore non presenta perdite, la potenza del rumore trasmessa al ricevitore è:
Pr è la potenza del rumore dell'antenna, K è la costante di Boltzmann e △f è la larghezza di banda.
figura 1
Se la linea di trasmissione tra l'antenna e il ricevitore presenta perdite, la potenza di rumore dell'antenna ottenuta dalla formula precedente deve essere corretta. Se la temperatura effettiva della linea di trasmissione è uguale a T0 su tutta la lunghezza e il coefficiente di attenuazione della linea di trasmissione che collega l'antenna e il ricevitore è una costante α, come mostrato in Figura 1, la temperatura effettiva dell'antenna all'estremità del ricevitore è:
Dove:
Ta è la temperatura dell'antenna all'estremità del ricevitore, TA è la temperatura del rumore dell'antenna all'estremità dell'antenna, TAP è la temperatura dell'estremità dell'antenna alla temperatura fisica, Tp è la temperatura fisica dell'antenna, eA è l'efficienza termica dell'antenna e T0 è la temperatura fisica della linea di trasmissione.
Pertanto, la potenza del rumore dell'antenna deve essere corretta a:
Se il ricevitore stesso ha una certa temperatura di rumore T, la potenza del rumore del sistema all'estremità del ricevitore è:
Ps è la potenza del rumore del sistema (al punto finale del ricevitore), Ta è la temperatura del rumore dell'antenna (al punto finale del ricevitore), Tr è la temperatura del rumore del ricevitore (al punto finale del ricevitore) e Ts è la temperatura effettiva del rumore del sistema (al punto finale del ricevitore).
La Figura 1 mostra la relazione tra tutti i parametri. La temperatura effettiva di rumore Ts del sistema di antenna e ricevitore del sistema radioastronomico varia da pochi K a diverse migliaia di K (il valore tipico è di circa 10 K), a seconda del tipo di antenna e ricevitore e della frequenza operativa. La variazione di temperatura dell'antenna al suo terminale causata dalla variazione della radiazione del bersaglio può essere di appena pochi decimi di K.
La temperatura dell'antenna all'ingresso e al punto di ricezione può variare di molti gradi. Una linea di trasmissione breve o a basse perdite può ridurre notevolmente questa differenza di temperatura fino a pochi decimi di grado.
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Data di pubblicazione: 21-06-2024
