Дипломная работа: Принцип дії прийомної антени

де d – диаметр антени, м;

EL – кут місця антени, градуси.

Складова космічних, або галактичних шумів, є фоновий космічний шум, величина якого визначається в основному рівнем залишкового випромінювання від «великого вибуху». Вона має невелике значення шумової температури (близько 2,7 К). Дана складова відносно не велика в порівнянні з похибкою обчислення складових фонового шуму, і може бути опущена при практичних розрахунках. Складові умов розповсюдження сигналу в атмосфері – два головні впливи умов розповсюдження сигналу на лінії зв'язку вниз. По-перше, атмосферне газоподібне поглинання сигналу водяними парами і киснем, яке в основному відбувається при ясному небі. Величина поглинання залежить від абсолютної вологості або щільності водяної пари, вимірюваної в грамах на квадратний метр, від кута місця антени і використовуваної частоти сигналу. Конкретні значення для будь-якого завдання нахилу проходження сигналу і частоти для різних районів Землі можна легко розрахувати за допомогою відповідного програмного забезпечення.

Друга складова впливу умов розповсюдження – це загасання сигналу в осіданнях. При розповсюдженні сигналу по лінії зв'язку вгору приймач на борту супутника «бачитиме» цілком постійну, але високу шумову температуру, витікаючу від теплої Землі. Її величина складає близько 290К, тому додаткове випромінювання теплової енергії від дощу робитиме незначний вплив. При розповсюдженні сигналу по лінії зв'язку вниз приймач спрямований в небо, що має відносно невисоку шумову температуру. Тому додаткова теплова шумова складова вноситься дощем вже не буде незначної в загальних шумах приймальної системи, особливо якщо приймач LNA є малошумлячим приладом, що працює в Ku- і Ka- діапазоні. Осідання не тільки безпосередньо ослабляють сигнал (дане явище називається завмиранням сигналу в дощі), але і призводять до зростання шумової температури приймальної системи, оскільки температура проміжного середовища наближається до температури Землі. Важливо, щоб вказане зростання шумів приймальної системи було враховане, причому не тільки ослаблення, що викликається завмиранням в дощі. Поєднання цих два складових називається зниженням ефективності лінії зв'язку вниз (DND).

Вплив умов розповсюдження сигналу є значним на частотах вище 8 Ггц. Дощ, сніг, туман, або хмарність ослабляють і розсіюють мікрохвильовий сигнал. Величина ослаблення залежить більше від розміру водних крапель (у кубічних одиницях по відношенню до довжини хвилі), чим від інтенсивності опадів. При сильнішому дощі краплі стають більшими, тому ці чинники зазвичай виявляються зв'язаними. Як правило, температура фізичного середовища при всіх формах випадання опадів приймається рівною 260 К. В умовах хмарності і при ясному небі використовується значення 280 К.

Обчислення загальної температури приймальної системи:

TANT = 15 + = 15 + = 15 + 33,33 –11,315= 37,015 К (1.24)

TTOT = ТLNA + TANT = 50,721 + 37,015 = 87,736 К (1.25)

Підрахунок смуги частот шумів

NB = 10 log (BW), дБГц (1.26)

BW – смуга пропускання приймача, Гц.

BW = 30 – 0,5 = 29,5 Мгц = 0,0295 · 109 Ггц. (1.27)

NB = 10 log (0,0295 · 109) = 10 · 7,4698 = 74,698 дБ (1.28)

Номінальний коефіцієнт добротності G/T є відношенням повного коефіцієнта посилення антени до загальної шумової температури приймальної системи. Номінальний коефіцієнт добротності G/Tnom – це максимальний коефіцієнт, який можна отримати для заданого значення кута місця. Він містить повний коефіцієнт посилення антени (посилення антени мінус перехідні втрати), що ділиться на фактор шумової температури антени, який отриманий з складових еквівалентної шумової температури приймача (тобто LNA), перехідних шумів вбудованих поляризаторів і компонентів хвилеводу (таких, як роздільник поляризації) і приведеної шумової температури антени в умовах ясного неба. Сюди включені робочі запаси: запаси на втрати антени із-за розузгодження, старіння, зростання шумів антени в умовах дощу для заданого відсотка часу. Це найвища величина відношення G/T, що дає можливість якісного зіставлення різних зовнішніх пристроїв. Чим вище дане відношення, тим краще функціонуватиме приймальна система. По суті G/T – це коефіцієнт, який робить найбільший вплив на остаточну величину відношення G/N на вході приймача. Всі інші відповідні фактори відносно постійні.

= 10 log · , дБ /К (1.29)

Де G – коефіцієнт посилення антени, дБ;

a – перехідні втрати, дБ, що створюються компонентами хвилеводу;

TSYS – шумова температура приймальної системи в умовах ясного неба, виключаючи вплив умов розповсюдження сигналу.

1.4 Загасання в тропосфері

Ослаблення в “чистій” атмосфері і атмосферних утвореннях відбувається в результаті поглинання енергії радіохвиль і їх розсіяння молекулами газів або зваженими частками речовини.

Повні показники ослаблення можна записати у вигляді:

(1.31)

(1.32)

де γа і γд - коефіцієнти ослаблення в “чистій” атмосфері і в атмосферних утвореннях

Показник ослаблення радіохвиль в тропосфері залежить від кута місця, тобто від кута, під яким траєкторія хвилі направлена до горизонту. Оскільки щільність газів зменшується з висотою, то найменша величина буде при розповсюдженні радіохвиль в напрямі, перпендикулярному до поверхні Землі.

Гідрометеори (осідання, туман, хмари і тому подібне), викликають ослаблення електромагнітних хвиль, що мають довжину хвилі 3 - 5см| і коротше.

Залежність коефіцієнта ослаблення в тумані і хмарах для водності, рівній 1 зображена на (рис. 1.1). Під водністю розуміється кількість водяної пари у грамах, що знаходиться в одному кубічному метрі повітря. Водність туману коливається від 0,03 (слабкий туман) до 2,3 (сильний туман).