5. Эффективная площадь раскрыва приемной антенны

Эффективная площадь раскрыва приемной антенны - это коэффициент, име­ю­щий размерность площади, который связывает между собой плотность пото­ка мощности приходящей электромагнитной волны с направления максимального приема и активную мощность, выделяемую в согласованной с антенной нагрузке:

.

Этот параметр относится только к антеннам апертурного типа и характе­риз­ует их энергетическую эффективность по преобразованию энергии электромаг­нит­ного поля падающей на раскрыв ЭМВ в энергию токов высокой частоты нап­рав­ляемой ЭМВ в линии передачи. Эффек­тивная площадь приемной антенны за­ви­сит от ее геометрической пло­щади и от закона распределения амплитуды и фа­зы поля по раскрыву антенны :

Из данного выражения следует:

- зная геометрическую площадь приемной антенны S и закон распреде­ле­ния амплитуды и фазы поля по ее раскрыву , можно аналитичес­ки опреде­лить эффективную площадь;

- при равномерном и синфазном законе распределения поля в раскрыве апер­тур­ной антенны , эффективная площадь совпадает с гео­мет­рической площадью раскрыва А_ЭФФ = S;

- чем больше неравномерность и несинфазность в распределении поля по рас­крыву, тем меньший процент от геометрической площади антенны составля­ет эффективная. Поэтому в общем случае эффективная пло­щадь лежит в преде­лах:

.

Физический смысл эффективной площади раскрыва заключается в следую­щем. Эффективная площадь раскрыва приемной антенны - это такая геометри­чес­кая площадь раскрыва апертурной антенны с равно­мерным и синфазным распре­де­ле­нием поля в ее раскрыве, при котором эта антенна создает в согласованной с ней нагрузке активную мощ­ность, равную активной мощности , созданной реаль­ной антенной с неравномерным и несинфазным распределением поля в ее рас­крыве.

6. Шумовая температура приемной антенны

Этот параметр вводят только для приемных антенн. Причем его значение яв­ля­ется во многом определяющем, если антенна использу­ется в сочетании с высокочувствительным радиоприемным устройст­вом. В этом случае антенна, по отношению к последнему, выступает не только как генератор сигналов, но и как ис­точ­ник шума (пассив­ных помех). Под воздействием переменных полей про­мыш­ленных элек­тро и радиоустановок, грозовых разрядов в атмосфере, а также теп­­лового излучения Земли и источников космического излучения в ан­тенне бу­дет наводится ЭДС, зависящая от мощности всех внешних по­мех и их пространст­вен­ного распределения относительно антенны.

По аналогии с законом, связывающим мощность шумов и полосу пропуска­ния (формула Найквиста):

P_Ш = k T_Э f ,

где k - постоянная Больцмана;

Т_Э - эффективная шумовая температура, К^О ,

мощность шумов в приемной антенне примет вид:

P_Ш = k T_А f .

Здесь Т_А - шумовая температура антенны.

Она определяется следующим образом:

и зависит от:

- КНД антенны в данном направлении;

Т_Я(,) - распределения яркостной температуры в пространстве, характери­зующего распределение интенсивности внешних помех.

Таким образом, шумовую температуру приемной антенны в зна­чительной сте­пени определяет расположение ДН антенны по отношению к источникам шу­мов (излучений). Как правило, тепловое излучение Земли и, в значительной сте­пе­ни, атмосферы воздействует по боко­вым лепесткам ДН. Если главный лепесток ДН направлен в сторону источников космического излучения (например, в систе­мах космичес­кой связи, ионосферной радиосвязи), то шумовая температура ан­тен­­ны значительно увеличивается. Помимо направления, распределение яркост­ной температуры зависит еще и от диапазона рабочих частот. Определяется яр­кост­ная температура по специальным графикам. В общем случае собственные шу­мы антенны определяются сопротивлением потерь антенны, температуру которо­го нужно считать равной температуре окружа­ющей среды. При этом можно счи­тать, что если в "поле зрения" ан­тенны нет мощных дискретных источников кос­ми­ческого радиоизлуче­ния, то составляющая шумовой температуры за счет кос­ми­ческого шума равна примерно 5 К^О, за счет шумов атмосферы - приблизи­тельно 15 К^О, и за счет приема теплового радиоизлучения Земли по боковым и зад­ним лепесткам ДН - примерно 3 К^О.