Ist die Antennenrauschtemperatur relevant, wenn die physikalische Systemtemperatur höher ist?

Nehmen Sie eine verlustfreie Antenne an, die mit einem verlustbehafteten Kabel bei einer physikalischen Temperatur von 300 K verbunden ist. Wenn diese Antenne in den Weltraum gerichtet ist, hängt die Temperatur des Antennenrauschens von der Helligkeitstemperatur der Objekte in ihrem Strahl ab (kosmische Hintergrundstrahlung in diesem Fall ohne Berücksichtigung der atmosphärischen Strahlung). Praktisch liegt die Rauschtemperatur einer in den Weltraum gerichteten Yagi-Antenne bei etwa 63-68K. Da die physikalische Temperatur des Anschlusskabels jedoch viel höher ist, ist diese niedrige Antennentemperatur für eine Empfangsanlage relevant?

Soweit ich weiß, wird das Ausgangsrauschen eines passiven Geräts (verlustbehaftetes Kabel) wie folgt berechnet. Vorausgesetzt, dass T ich N ist die Eingangsrauschtemperatur und A ist die Dämpfung des Geräts (in diesem Fall verlustbehaftetes Kabel) und T e = ( A − 1 ) T P ist die äquivalente Temperatur des Geräts bei physikalischer Temperatur T P .

T Ö u T = T ich N + T e A = T ich N A + ( A − 1 ) T P A = T ich N − T P A + T P
Umwandlung in spektrale Rauschleistungsdichten
N Ö u T = N ich N − N P A + N P
Dies ist sinnvoll, wenn N ich N ≥ N P . Das überschüssige Rauschen über dem thermischen Grundrauschen wird durch die Dämpfung des passiven Geräts gedämpft, und das Ausgangsrauschen muss mindestens dem thermischen Rauschen bei der physikalischen Temperatur des Systems entsprechen.

Meine Hauptfrage ist, ob diese Gleichung gilt, wenn N ich N < N P , wie im Fall einer an ein verlustbehaftetes Kabel angeschlossenen Antenne, bei der das von der Antenne eingefangene Rauschen niedriger ist als das thermische Grundrauschen bei der physikalischen Temperatur des Systems.

Systemdiagramm

Angenommen, alle Impedanzen sind im Diagramm angepasst.

Ich würde das wirklich gerne beantworten, aber könnten Sie einen kommentierten Schaltplan hinzufügen? Ich bin immer etwas zögerlich, Schaltungsfragen zu beantworten, bevor ich ein Diagramm sehe, weil ich sicherstellen möchte, dass wir alle genau wissen, wovon wir sprechen.
@DanielSank Diagramm hinzugefügt

Antworten (1)

Ja, es ist durchaus möglich, dass das thermische Grundrauschen des Empfängers das Signal, das Sie zu lesen versuchen, maskiert.

Dies könnte dem entsprechen, was Sie gesagt haben, aber Sie können die Antenne + Umgebung im Geiste durch einen kalten Widerstand ersetzen, dessen:

  • Widerstand ist der Strahlungswiderstand der Antenne
  • Temperatur ist die Strahlungshelligkeitstemperatur der Umgebung

(im jeweiligen Frequenzband und Richtung)

Das Rauschen dieses "Widerstands" ist das, was Sie zu messen versuchen. Dann haben Sie auch einen zweiten Widerstand (oder Satz von Widerständen), der den tatsächlichen ohmschen Widerstand der Antenne und der Kabel darstellt. Sie können mit diesen beiden Widerständen (und allen anderen relevanten Komponenten) einen einfachen Schaltplan zeichnen und wie üblich die Kirchhoffschen Gesetze verwenden, um die Auswirkungen der thermischen Rauschspannungen von jedem Widerstand zu berechnen und so herauszufinden, wie jeder zum gemessenen Gesamtsignal beiträgt .

Wenn das thermische Rauschen das Strahlungsrauschen überschwemmt, ja, das macht es schwieriger, eine genaue Messung durchzuführen, und Sie kühlen Ihren Empfänger besser oder verringern den ohmschen Widerstand der Komponenten in Reihe mit der Antenne (erhöhen Sie unter anderem den der Antenne). Strahlungseffizienz, dh Erhöhung des Verhältnisses von Strahlungswiderstand zu ohmschem Widerstand).

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