Шумова температура антени

Шумова температура антени — ${\displaystyle T_{na}}$ — температура, викликана випромінюванням навколишнього середовища при відсутності досліджуваного джерела^[1], та тепловими втратами в системі опромінення^[2][3]. ${\displaystyle T_{na}}$ не має жодного відношення до фізичної температури антени. Вона задається формулою Найквіста, та дорівнює температурі резистора, який мав би таку ж потужність теплових шумів в даній смузі частот:

${\displaystyle P=kT_{na}\Delta \nu }$,

де ${\displaystyle P}$ — потужність шумів, ${\displaystyle k}$ — стала Больцмана, ${\displaystyle \Delta \nu }$ — смуга частот.

Джерелом шумів являеться не сама антена, а об'єкти на Землі та в космосі, що випромінюють шуми. Космічна складова шуму залежить від діаметру антени: чим більший діаметр і підсилення, тим вужча основна пелюстка діаграми направленості, відповідно, менше сторонніх космічних шумів антена підсилює разом з корисним сигналом. Земна складова шумової температури антени залежить від кута місця — чим нижче «дивиться» антена, тим більше вона приймає індустріальних завад і шумів від джерел на поверхні Землі. Тому шумова температура — не постійна величина, а функція від кута місця. Як правило, вона вказується в специфікації для одного чи кількох значень кута місця. Типова шумова температура параболічної антени діаметром 90 см в Ku-диапазоні для кута місця 30 градусів — 25-30К.

Поняття шумової температури антени ${\displaystyle T_{na}}$ поряд з поняттям антенної температури ${\displaystyle T_{a}}$ широко використовується в радіоастрономії. Антенна температура ${\displaystyle T_{a}}$ характеризує повну потужність прийнятого антеною випромінювання, тобто потужність шумів та потужність об'єктів вивчення, в той час як шумова температура ${\displaystyle T_{na}}$ — лише потужність шумів (факторів завад). Якщо в діаграму направленості не попадає жодного радіоджерела, то антена температура дорівнює шумовій ${\displaystyle T_{a}=T_{na}}$. Таким чином корисний сигнал залежить від різниці антенної та шумової температур ${\displaystyle T_{s}=T_{a}-T_{na}}$.

Як правило шумова температура складається з двох частин: постійної та стохастичної. Постійну складову можна компенсувати, а от стохастична накладає фундаментальні обмеження на чутливість радіотелескопів. Тому для збільшення співвідношення сигнал/шум при проектуванні радіотелескопів основна увага приділяється зменшенню стохастичної складової. Для цього використовують підсилювачі з низьким рівнем шумів, охолодження приймачів рідким азотом або геліем тощо.

Антенна температура

• Большая советская энциклопедия : в 30 т. / главн. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : «Советская энциклопедия», 1969—1978. (рос.)
• www.astronet.ru