Шумова температура АФС
Теплові шуми, створювані будь-якими довільно з'єднаними пасивними компонентами рівні шумів,
які виникали б на опорі, рівному дійсної частини повного опору еквівалентної ланцюга.
КОМПОНЕНТИ ШУМУ
Оцінювати шумові властивості антени і АФС зручно по її шумовий температурі тому що головні компоненти шуму АФС це теплові шуми, потужність яких лінійно залежить від температури в градусах Кельвіна. Рш = Тих * КП, де до - постійна Больцмана, П - смуга частот. Тих зручніше тим, що не пов'язана з смугою частот, в якій діє потужність шуму РШ. За нормальну прийнята температура 290 ° К, яка відповідає температурі за звичайною шкалою Цельсія 17 ° С. Різниця в 273 ° між ними лише в точці відліку, від абсолютного нуля (° К) або від t ° танення льоду (° С). Шумова температура АФС складається з арифметичної суми внутрішніх і зовнішніх компонентів шумів.
ВНУТРІШНІ ШУМИ АФС
Внутрішніми шумами є шум активного опору втрат антени Tlos (loss - втрати) і шум активного опору втрат фідера Тф. Їх рівень залежить від частоти в тій мірі, в якій залежать від неї активні втрати в антені і фідерів.
теплової шум фідера Тф
Знаючи втрати фідера в дБ, його нескладно розрахувати за формулою Тф = Те (1 - ККД), де Те температура середовища (фідера) в гр. Кельвіна. Для чого відомі втрати фідера треба перевести з дБ в ККД і зробити розрахунок. Наприклад при втратах фідера 1 дБ його ККД 0,89. При 17 ° С цей фідер буде мати шумову температуру Т ф = 290 (1 - 0,89) = 32 °.
теплової шум антени Tlos
Його величину також можна розрахувати з відомих втрат в матеріалі антени. Антена з ідеального матеріалу не шумить. З реального- шумить в тій мірі, в якій її опір втрат становить частину від опору ВИПРОМІНЮВАННЯ антени. Вибором точки харчування і пристрої узгодження разом з R випромінювань. і R втрат також наводиться до вхідного опору антени.
Втрати в дб в антені з реального матеріалу можна визначити по різниці посилення антени з ідеального і реального матеріалу. Перевівши дб в відношення величин і вирахувавши з одиниці отримаємо частку R втрат в R випромінювань. або R входн. Помноживши частку R втрат на температуру навколишнього середовища в ° Кельвіна отримаємо Т шуму R втрат або T loss з точністю більше, ніж достатньою для нормальних УКХ антен.
Наприклад антена 50 ом з ідеального матеріалу має посилення 13 дб, з алюмінію 12.81 дб. Різниця 0,19 дб відповідає відношенню U або R 0,9783. 1,0 - 0,9783 = 0,0217 є частка втрат. При R вх 50 ом наведене до вхідного опір втрат складе 0,0217 х 50 = 1,085 ома. Якщо температура середовища прийнята 290 ° Кельвіна, то T loss складе: 290 ° К х Rпотерь привед. / Rвх. У нашому випадку це складе 290 х 1,085 / 50 = 6,3 ° К.
З достатньою точністю можна розрахувати простіше. По таблиці децибел знаходимо чисельне значення різниці підсилень, віднімаємо 1 і множимо на 290 °. У нашому прикладі 0.19 дб = 1.022. При цьому Tlos дорівнюватиме 290 (1,022-1) = 6,4 °. У таблиці нижче зроблений розрахунок Tlos для зазвичай наявних втрат в антенах ВК з чистого алюмінію, зроблений в MMANA. C урахуванням втрат в фідері ефективна температура Tlos на вході приймача буде дорівнює Tlos x ККД фідера.
Таблиця переведення різниці підсилень антени, розрахованих для ідеального матеріалу і чистого алюмінію в Tlos
ЗОВНІШНІ ШУМИ АФС
Зовнішні шуми - це шуми, прийняті антеною від джерел шумів зовнішнього простору таким же чином, як і корисний сигнал. Такими джерелами є тепловий шум землі Тз або Tearth (earth - земля), техногенний шум Тт і космічний шум (шум неба) Тк або Tsky (sky - небо). Очевидно, що сумарний зовнішній шум АФС буде залежати і від шумової температури цих джерел і від діаграми і положення антени щодо цих джерел і вже тому він не може бути нормалізований. теплової шум землі T earth
Сторо кажучи шумова температура землі Tearth дорівнює її фізческой температурі Т, помноженої на 1 - Ф, де Ф - коефіцієнт відображення земної поверхні, який в свою чергу залежить від кута нахилу, електричних властивостей земної поверхні і поляризації антени. Але на УКХ діапазонах як правило виконується умова Релея, поверхня землі вважається шорсткою, відбиття від неї - дифузним, Ф прагне до 0, а Tearth - до фізичної температурі землі, яку в розрахунках звичайно приймають 290 ° К. Рівень теплового шуму землі від частоти залежить мало.
техногенний шум Тт
Шум електричних апаратів, від побутових приладів, комп'ютерних мереж до ЛЕП, електротранспорту і пром. підприємств. Рівень може бути дуже різний, від 0 ° К в безлюдній місцевості без рейкових, трубопровідних і електрокомунікацій в радіусі 100 км, до тисяч і десятків тисяч градусів в ділових центрах міст і промзонах. Або просто при наявності у сусіда включеного в мережу китайського зарядника або БП комп'ютера без фільтра перешкод. З ростом частоти інтенсивність техногенного шуму падає, але не так швидко, як хотілося б.
Як видно на карті Tsky неба для частоти 136 МГц, різні його області мають досить різну шумову температуру Tsky, від 200 ° до 3000 ° К. На частоті 430 МГц шумова температура тих же областей менше в середньому в 15 разів. Шумова температура Tsky непостійна в часі, вона залежить від сонячної активності. Крім того в Tsky входять і шум диска Сонця, Місяця, планет, також непостійні і вельми різні в часі.
ОЦІНКА шумової температури АФС
ЗАГАЛЬНА шумової температури АФС
Шумова температура антени Та на вході в фідер є арифметична сума шумових температур внутрішніх і зовнішніх джерел шумів. Шумова температура АФС на вході приймача це також арифметична сума шумової температури антени Та з урахуванням її втрат в фідері і шумової температури самого фідера Тф. Тафса = Та х ККД + Тф. Тф конкретного фідера заздалегідь може бути розрахована по його загасання і в розрахунках нижче не бере, далі розглядається тільки Ta антени або антеною системи (стека).
РОЗРАХУНОК шумової температури АНТЕН
У радіоаматорів прийнята методика розрахунку шумових властивостей антени як відношення G / T, де G - посилення антени і Та - її шумова температура. Посилення G цілком виразно, а рівень шуму Та визначено тільки для Т los, інші компоненти залежать від непостійних зовнішніх джерел шуму і орієнтації антени щодо них, тому вони повинні бути обумовлені заздалегідь.
• Орієнтація антени або стека з них щодо землі прийнята як положення антени в горизонтальній поляризації з кутом нахилу максимуму відносно горизонту (елевацією) 30 °
• Зовнішні умови, Т шуму неба і Т шуму землі, прийняті рівномірно розподіленими по верхній і нижній півсфері навколо антени. За Т шуму неба на діапазоні 144 МГц прийнята температура 200 °, на діапазоні 432 МГц 15 °. Тшума землі на обох діапазонах прийнята 1000 °.
Результати розрахунку G / T антен в стеках 2 х 2 представлені в таблиці VE7BQH.
КОНТАКТНІ ШУМИ
Є ще джерело шуму, про який програми не знають, а радіоаматори іноді забивают- контактний шум. Контактний шум прямо пропорційна величині струму, щільність потужності зменшується з ростом частоти (1 / f), але в певних умовах на УКХ може досягати величини, що заважає навіть місцевим зв'язків. Це шум змінних точок контакту в антенах з механічним з'єднанням елементів, траверси, кріпильних деталей з металу між собою. Різьбове з'єднання, запрессовка, обтиск хомутом, туга посадка трубки в трубку, ВЧ роз'єм, - всюди гальванічний контакт не по всій поверхні а в декількох точках. Незважаючи на їх безліч, будь-яке незначне вплив розриває одні точки контакту і утворює інші. Під впливом мається на увазі зсув від вітру, зміна розмірів при зміні температури, процес корозії поверхонь, пробій ВЧ напругою окисної плівки і її відновлення при прийомі, "блукаючі струми" електромережі і електростатики і т.п. В результаті при надійних з точки зору електрика ЖЕУ контактах безперервно змінюється шлях струму і геометрія антени. Шарудіння і тріск, що виникають при цьому, зазвичай списують на зовнішні перешкоди. Болтове з'єднання між вібратором і кабелем з різнорідних металів і в повній мірі володіє цими недоліками. У антенах ВК, у яких вібратор і гамма-согласователь скріплені обтиском смуги, ці ж причини на 145 мегагерц можливо, а на 1296 мегагерц неминуче призведуть до нестабільності і погіршення параметрів антени.