Отношение коэффициента усиления антенны к температуре шума - Antenna gain-to-noise-temperature

Отношение коэффициента усиления антенны к температуре шума (G / T) это добродетель в характеристике антенна производительность, где грамм усиление антенны в децибелы при получении частота, и Т эквивалент шумовая температура приемной системы в кельвины. Шумовая температура приемной системы представляет собой сумму шумовой температуры антенны и RF цепь шумовая температура от антенных выводов до выхода приемника.

Температура антенны (Т_{муравей}) - параметр, описывающий, сколько шума производит антенна в данной среде. Антенна шумовая температура не является физической температурой антенны, а скорее выражением доступной мощности шума на фланце антенны. Более того, антенна не имеет собственной «антенной температуры», связанной с ней; температура скорее зависит от его схемы усиления и теплового окружения, в котором он находится. Температуру антенны также иногда называют температурой шума антенны. Чтобы определить среду, мы введем распределение температуры - это температура во всех направлениях. вдали от антенны в сферических координатах. Например, ночное небо примерно 4 K; значение температурного режима в направлении земли Земли является физической температурой земли Земли. Это распределение температуры запишется как Т_S(θ, φ). Следовательно, температура антенны будет варьироваться в зависимости от того, направлена ли она в космос или смотрит на солнце.

Для антенны с диаграммой направленности, определяемой грамм(θ, φ) шумовая температура математически определяется как:

{displaystyle T_ {ext {A}} = {frac {1} {4pi}} int _ {0} ^ {2pi} int _ {0} ^ {pi} G (heta, varphi) T_ {ext {S}} (heta, varphi) грех (heta); d heta dvarphi}

^[1]

Это означает, что температура вокруг антенны интегрируется по всей сфере и взвешивается диаграммой направленности антенны. Следовательно, изотропная антенна будет иметь шумовую температуру, которая является средней из всех температур вокруг антенны; для идеально направленной антенны (с карандашным лучом) температура антенны будет зависеть только от температуры, на которую антенна «смотрит».

Мощность шума п_N (в ваттах), полученные от антенны при температуре Т_А можно выразить через полосу пропускания, B, что антенна (и ее приемник) работают:

{displaystyle P_ {ext {N}} = kT_ {ext {A}} B}

,^[2]

куда k это Постоянная Больцмана (1.38064852(79)×10⁻²³ J /K). С приемником также связана температура, Т_E, а общая температура системы Т (антенна плюс приемник) имеет комбинированную температуру, определяемую Т = Т_А + Т_E. Эта температура может быть использована в приведенном выше уравнении для определения полной мощности шума системы. Эти концепции показывают, как антенные инженеры должны понимать приемники и связанную с ними электронику, потому что получаемые в результате системы очень сильно зависят друг от друга.

Параметр, часто встречающийся в технических характеристиках антенн, работающих в определенных условиях, - это отношение коэффициента усиления антенны к температуре антенны (или температуре системы, если указан приемник). Этот параметр записывается как G / T, и имеет единицы дБ ·K⁻¹.

G / T Расчет

G / T - показатель качества спутниковой системы.

грамм - усиление приемной антенны.
Т - шумовая температура системы.

Шумовая температура системы = шумовая температура антенны + шумовая температура приемника (LNA)

Шумовая температура антенны - это мощность шума на приемном выходе антенны. (В LNA)

Если мы не измеряем с помощью LNA или приемника, тогда

Шумовая температура системы = шумовая температура антенны.
Это не репрезентативное значение для расчета G / T так как G / T относится к характеристикам приема как антенны, так и приемника.

Выбор апертуры антенны

Апертура спутниковой антенны тесно связана с добротностью (G / T значение) земной станции. G / T стоимость и потребность в мощности спутника, т. е. эквивалентная арендная плата, показывают логарифмическую линейную зависимость. Другими словами, значение эквивалентной арендной полосы пропускания увеличивается с сужением апертуры антенны. Поэтому при выборе апертуры земной станции она не меньше, тем лучше. При этом апертура земной станции должна обеспечивать компромисс между космическими накладными расходами (эквивалентная арендная полоса частот) и наземными накладными расходами (апертура антенны), чтобы обеспечить оптимальное распределение в системе.

Достижимое G / T с текущей антенной VSAT в диапазонах C и Ku (угол места E = 35 градусов)

Диаметр G / T
3,8 м 21,7
7,5 м 25,3
11м 31,7

Отношение коэффициента усиления антенны к температуре шума - Antenna gain-to-noise-temperature

Выбор апертуры антенны

Рекомендации