Was sind die Hauptquellen für Funkrauschen und Interferenzen, die Datenraten und Verfügbarkeit im Weltraum einschränken?

Nennen wir "Funk" alles Elektromagnetische unter 300 GHz (1 Millimeter), es sei denn, es gibt einen zwingenden Grund, etwas anderes zu tun.

Die Frage Wie gut kann Voyager 1 heutzutage Erdsignale von Sonnenrauschen trennen? gibt eine gewisse Perspektive, aber es muss mehrere andere Quellen von Funkrauschen und Interferenzen geben, die entweder die Datenraten oder die Verfügbarkeit von Datenverbindungen einschränken.

Eine kurze Erklärung, unter welchen Bedingungen jede wichtige Quelle wichtig wird, wäre großartig!

Eine Quelle ist der kosmische Mikrowellenhintergrund en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background , aber es gibt auch andere astronomische Radioquellen wie die Sonne, Sterne und Galaxien en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_radio_source
@Uwe sind Sie sicher, dass das CMB als Quelle qualifiziert ist, "die die Datenraten und Verfügbarkeit im Weltraum einschränkt?" Ich frage nur nach Quellen, die das tun, und nach einer kurzen Erklärung, die beschreibt, unter welchen Bedingungen sie wichtig werden. Danke!
Suchen Sie nur nach Rausch- und Störquellen oder suchen Sie nach einer Erklärung, warum die Datenraten begrenzt sind? Wenn letzteres der Fall ist, dann ist das Shannon-Hartley-Theorem sehr relevant, aber das ist keine Antwort auf die Frage, die Sie stellen. FWIW, unsere aktuellen Modulationen sind ziemlich nah an den theoretischen Grenzen, also gibt es nur noch wenige Hasen, die aus den Hüten gezogen werden können, es sei denn, Shannon und Hartley haben sich geirrt. (Die von den Voyagern verwendete Modulation ist jedoch wahrscheinlich nicht ideal.)
@MichaelKjörling Da bin ich ganz bei dir. Diese verwandte Frage könnte ein ausgezeichneter Ort sein, um sie zu diskutieren. Meine Frage ist als Ergänzung dazu gedacht. Shannon-Hartley erstreckt sich nicht gut auf stark nicht statistisches Rauschen, wie zum Beispiel Planeten, die in Ihre Sichtlinie driften, oder vielleicht eine starke Streuung oder Szintillation durch ein Plasma, das sich irgendwo in den Weg stellt; daher die Einbeziehung von "Interferenz" zusätzlich zu "Rauschen".
Ich denke, es gibt eine grundlegendere Frage: Wird die Datenrate einer Funkverbindung im Weltraum durch kosmisches Funkrauschen begrenzt, das in den Empfänger gelangt? Oder ist es durch andere Ursachen begrenzt?
@Hobbes Ich habe versucht, den Wortlaut der Frage so neutral wie möglich zu halten. CMB, Effektivtemperatur des Empfänger-Frontends, Schüssel-/Reflektortemperatur, andere thermisch strahlende Körper, heiß eingeschlossene Plasmen in Magnetfeldern, okkultierende Körper, Verzerrung durch Line-of-Site-Plasmaeffekte sind nur einige , die mir spontan einfallen meines Kopfes und sie alle würden von der gestellten Frage abgedeckt werden. Ich weiß nicht, was zum Beispiel grundlegender ist; CMB oder Frontend T e F F , aber legen wir einfach alles auf den Tisch und sortieren aus – welche unter welchen Bedingungen dominieren.

Antworten (1)

Wie in den Kommentaren erwähnt, erzeugt der kosmische Mikrowellenhintergrund Rauschen. Genauer gesagt erzeugt der kosmische Hintergrund Schwarzkörperstrahlung, die jedem Empfänger, der darauf blickt, kTB-Rauschen hinzufügt. Es wird kTB-Rauschen oder thermisches Rauschen genannt, weil seine Intensität das Produkt aus der Boltzmann-Konstante k, der Temperatur des schwarzen Körpers T (etwa 4 K für den kosmischen Hintergrund) und der Bandbreite B des Empfängers ist.

Eine gute Erklärung zu kTB-Rauschen und Empfängerempfindlichkeit:

http://www.highfrequencyelectronics.com/index.php?option=com_content&view=article&id=553:receiver-sensitivity-and-equivalent-noise-bandwidth&catid=94:2014-06-june-articles&Itemid=189

Bearbeiten: Dieses ( https://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso4--Voyager_ed.pdf ) NASA-PDF zur Voyager-Telekommunikation gibt die folgenden Rauschquellen für den Downlink (Voyager to Earth) (von Seite 26):

Rauschleistung jeder Quelle: Designwert/günstige Toleranz/negative Toleranz

Spektraldichte des Gesamtrauschens, dBm/Hz: –185,35/–0,97/0,80

Gesamtsystemgeräuschtemperatur, K: 21,12/–4,24/4,24

Empfängertemperatur, K: 13,20/–3,00/3,00

Grundbeitrag, K: 2,88/–3,00/3,00

Galaktischer Beitrag, K: 2,68/0,00/0,00

Atmosphärischer Beitrag, K: 2,36/0,00/0,00

Rauschen des heißen Körpers, K: 0,00/0,00/0,00

Höhenwinkel = 58,01 Grad

Die Hauptrauschquelle ist also der Empfänger, gefolgt von der Schwarzkörperstrahlung vom Boden, von der Milchstraße und von der Atmosphäre. Der CMB scheint im Vergleich dazu vernachlässigbar zu sein.

Ich kann mir einige Faktoren vorstellen, die das Verbindungsbudget beeinträchtigen könnten: 1. Die Zielgenauigkeit ist aufgrund der Unsicherheit der Position des Raumfahrzeugs gering. Zusammen mit der begrenzten Antennengröße könnte dies auch die Verbindung verringern. 2. Der Wegverlust wurde zu einem Hauptproblem bei einer so großen Entfernung. 3. Die Verwendung einer hohen Datenrate verringert auch die Verbindungsqualität.
Was sind die Hauptquellen für Funkrauschen und Interferenzen, die Datenraten und Verfügbarkeit im Weltraum einschränken?
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