Gli oggetti con temperature effettive superiori allo zero assoluto irradiano energia. La quantità di energia irradiata viene solitamente espressa in temperatura equivalente TB, comunemente chiamata temperatura di brillanza, che è definita come:
TB è la temperatura di brillanza (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 brillanza può raggiungere è pari alla temperatura molecolare. In generale, l'emissività è una funzione della frequenza operativa, della polarizzazione dell'energia emessa e della struttura delle molecole dell'oggetto. Alle frequenze delle microonde, le sorgenti naturali di buona energia sono il terreno con una temperatura equivalente di circa 300 K, oppure il cielo in direzione zenitale con una temperatura equivalente di circa 5 K, o ancora il cielo in direzione orizzontale con una temperatura di 100-150 K.
La temperatura di luminosità emessa da diverse sorgenti luminose viene intercettata dall'antenna e appare all'antennal'estremità sotto forma di temperatura dell'antenna. La temperatura che appare all'estremità dell'antenna è data in base alla 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 è alcuna perdita dovuta al disadattamento di impedenza 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 del rumore dell'antenna ottenuta dalla formula precedente deve essere corretta. Se la temperatura effettiva della linea di trasmissione è la stessa di T0 su tutta la sua 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, in questo caso la temperatura effettiva dell'antenna al punto di ricezione è:
Dove:
Ta è la temperatura dell'antenna al punto di ricezione, TA è la temperatura di rumore dell'antenna al punto di ricezione, TAP è la temperatura al punto di ricezione 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 come segue:
Se il ricevitore stesso ha una certa temperatura di rumore T, la potenza del rumore del sistema al punto finale 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 efficace del sistema (al punto finale del ricevitore).
La Figura 1 mostra la relazione tra tutti i parametri. La temperatura di rumore effettiva del sistema 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), e dipende dal tipo di antenna e ricevitore e dalla frequenza operativa. La variazione di temperatura dell'antenna nel punto terminale, causata dalla variazione della radiazione del bersaglio, può essere minima, dell'ordine di pochi decimi di K.
La temperatura dell'antenna all'ingresso e al punto di ricezione può differire di molti gradi. Una linea di trasmissione corta o a bassa perdita può ridurre notevolmente questa differenza di temperatura, fino a pochi decimi di grado.
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Data di pubblicazione: 21 giugno 2024
