Gli oggetti con temperature effettive superiori allo zero assoluto irradieranno energia. La quantità di energia irradiata è solitamente espressa in temperatura equivalente TB, solitamente chiamata temperatura di luminosità, che è 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 relativo alla polarizzazione dell'onda.
Poiché l'emissività è 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 300K, o il cielo in direzione zenitale con una temperatura equivalente di circa 5K, o il cielo in direzione orizzontale di 100~150K.
La temperatura di luminosità emessa da diverse sorgenti luminose viene intercettata dall'antenna e appare sulantennaterminano sotto forma di temperatura dell'antenna. La temperatura che appare all'estremità dell'antenna viene data in base alla formula precedente dopo aver ponderato il modello di guadagno dell'antenna. Può essere espresso come:
TA è la temperatura dell'antenna. Se non vi è alcuna perdita di 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, è necessario correggere la potenza del rumore dell'antenna ottenuta dalla formula precedente. Se la temperatura effettiva della linea di trasmissione è uguale a T0 per l'intera lunghezza e il coefficiente di attenuazione della linea di trasmissione che collega l'antenna e il ricevitore è costante α, come mostrato nella Figura 1. In questo momento, l'antenna effettiva la temperatura all'endpoint 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 temperatura della linea di trasmissione.
Pertanto, la potenza del rumore dell’antenna deve essere corretta per:
Se il ricevitore stesso ha una certa temperatura di rumore T, la potenza di rumore del sistema all'endpoint 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 del rumore effettiva del sistema (al punto finale del ricevitore).
La Figura 1 mostra la relazione tra tutti i parametri. La temperatura effettiva del rumore Ts dell'antenna e del ricevitore del sistema radioastronomico varia da pochi K a diverse migliaia di K (il valore tipico è di circa 10 K), che varia a seconda del tipo di antenna e ricevitore e della frequenza operativa. La variazione della temperatura dell'antenna nel punto finale dell'antenna causata dalla variazione della radiazione del bersaglio può essere piccola, fino a pochi decimi di K.
La temperatura dell'antenna all'ingresso dell'antenna e al punto finale del ricevitore può differire di molti gradi. Una linea di trasmissione di breve durata o con basse perdite può ridurre notevolmente questa differenza di temperatura fino a pochi decimi di grado.
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Orario di pubblicazione: 21 giugno 2024
