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 raggiungibile dalla temperatura di brillanza è pari alla temperatura molecolare. In generale, l'emissività è funzione della frequenza operativa, della polarizzazione dell'energia emessa e della struttura molecolare 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 all'antennasotto forma di temperatura dell'antenna. La temperatura rilevata all'estremità dell'antenna è data dalla formula precedente, dopo aver ponderato il diagramma di guadagno dell'antenna. Può essere espressa come:
TA è la temperatura dell'antenna. Se non ci sono perdite per disadattamento e la linea di trasmissione tra l'antenna e il ricevitore non presenta perdite, la potenza di 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 al ricevitore è 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 di 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 punto 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 giugno 2024
