Шумы антенны
Любой принятый сигнал содержит составляющую шума, который ухудшает общую характеристику (эффективность) приемной системы:
Очевидно, что шумовая составляющая должна удерживаться на как можно более низком уровне, при этом следует учитывать стоимость необходимой аппаратуры и имеющиеся технологии. Шум может поступать от многих источников и создается тепловым хаотичным движением атомов и молекул при температуре выше абсолютного нуля, ко есть -273 °С или 0 К (знак градуса не используется при обозначениях по шкале Кельвина). Поэтому о шумах говорят, что они имеют эквивалентную шумовую температуру. Шумовая температура Земли обычно имеет стандартную величину 290 К (17 °С).
В окружающей среде существуют три главных источника шумов:
- внеземные источники шумов - это излучение в широком спектре частот, вызванное энергией преобразования в звездах и остаточным фоновым излучением от «большого взрыва». Данное явление имеет тенденцию к уменьшению на частоте 1 ГГц и его общая величина основывается на величине одного остаточного фонового излучения, которое принимается равным 2,7 К. На частотах выше 2 ГГц существуют только несколько отдельных мощных источников нетеплового шума, главным образом в созвездиях Лебедя А, Лебедя X, Кассиопеи А и туманности в созвездии Рака. Узкая полоса возрастающего шума исходит также от Млечного пути. Солнце является огромным источником шума величиной около 10 000 К на частоте 12 ГГц, а Луна - 200 К. Весь этот шум поступает на антенну через главный лепесток;
- индустриальные помехи создаются от загрязнения окружающей среды электромагнитным излучением в результате электротехнической деятельности человека и поступают на антенну главным образом через боковые лепестки;
- фоновый шум - это главная составляющая шумов, попадающих в апертуру антенны. Он зависит в основном от диаметра антенны, глубины антенны и установки угла возвышения (места). Чем меньше диаметр зеркала, тем шире боковые лепестки диаграммы направленности и больше их разброс, следовательно, больше шума будет поступать от теплой земли. Шумовая температура также возрастает с уменьшением угла места, поскольку при более низкой установке угла места будет собираться больше фоновых шумов из-за улавливания боковыми лепестками шумов Земли (дифракционный эффект края поверхности антенны). Уровень данных шумов можно понизить при помощи различных способов облучения. Конструкция самой антенны тоже имеет значение. Глубокие антенные зеркала при более низких значениях углов места улавливают меньше фонового шума, чем мелкие, к тому же головки облучателей в прямофокусных антеннах вносят добавочные шумы, поскольку они «видят» при той же температуре, что и температура Земли. Перемещение головки облучателя в сторону от Земли, по направлению к более прохладному небу, как это предусматривается конструкцией антенны со смещенным фокусом, может также улучшить ситуацию. Практически это приводит к нейтрализации отрицательных воздействий от расширения диаграммы направленности для небольших антенн, установленных при низких углах места. Приближенные значения величин фоновых шумов приведены в таблице.
| Номинальные значения фонового шума и диаметра антенны при различных установках угла места | ||||
| Размер антенны, м | Угол места, градусы | |||
| 15 | 20 | 25 | >30 | |
| 3,7 | 35 | 31 | 29 | 29 |
| 3,0 | 36 | 32 | 31 | 30 |
| 2,3 | 40 | 36 | 35 | 34 |
| 1,8 | 45 | 41 | 39 | 38 |
| 1,3 | 51 | 45 | 42 | 41 |
| 0,9 | 59 | 56 | 54 | 53 |
| 0,6 | 76 | 73 | 71 | 70 |
Роботизированные антенные подвески AZ/EL
Антенна Грегори
