1. 13.4. Шумовая температура антенны.
На приемную антенну, кроме поля полезного сигнала, воздействуют поля естественных и
искусственных радиопомех, а также различного рода флуктуационные напряжения. Искусственно
создаваемые помехи мы рассматривать не будем.
К естественным внешним радиопомехам относятся: атмосферные и космические помехи;
шумы, вызванные тепловым излучением Земли и земной атмосферы; джоулевые (тепловые)
потери в проводах и диэлектриках антенны. Особенностью перечисленных помех является их
случайный (статистический) характер. Для определения их воздействия на приемную антенну
вводят понятие об эквивалентной шумовой температуре антенны.
Шумовую температуру антенны рассмотрим по аналогии с двухполюсником.
Известно, что вследствие тепловой флуктуации электронов в проводниках любой
двухполюсник создает на своих зажимах напряжение шумов, среднеквадратичное значение
которого определяется формулой Найквиста:
uш = 4kTR∆f
2
(14.4.1.)
где k= 1,3 8 • 10" Дж/град - постоянная Больцмана;
R - активное сопротивление двухполюсника;
Т - абсолютная температура двухполюсника;
f - полоса частот, в которой определяется напряжение флюктуаций.
Однако величина шумового напряжения не может служить однозначным критерием
шумовых свойств двухполюсника, действительно, применив идеальный трансформатор, можно
как увеличить, так и уменьшить напряжение шумов на выходе двухполюсника. Поэтому более
общим критерием интенсивности шумов следует считать мощность шумов Рш, отдаваемую
двухполюсником в согласованную нагрузку. Значение этой мощности будет равно:
2
uш R
Рш = = kT∆f (14.4.2.)
(2 R) 2
Из выражения (14.4.2.) следует, что объективным показателем шумовых свойств
двухполюсника является его абсолютная температура Т.
По аналогии с рассмотренным двухполюсником все шумы внешнего происхождения,
воздействующие на приемную антенну, можно учесть так называемой эквивалентной шумовой
температурой антенны ТэA

2. РшА = kTэА ∆f (14.4.3.)
В формуле (14.4.3.) под ТэA следует понимать не физическую температуру антенны, а
некоторый коэффициент, имеющий размерность температуры и определяющий мощность шумов,
принимаемых антенной. Очевидно, что значение ТэA будет зависеть от диаграммы направленности
антенны и ее ориентации относительно источников шумов, а также от свойств самих источников
шумов. Источники шумов также удобно характеризовать шумовой температурой.
Шумовой температурой источника Тш называют температуру такого абсолютно черного
тела, интенсивность излучения которого в определенном интервале частот такая же, как и у
рассматриваемого источника радиоизлучения.
Если температура (интенсивность излучения) по поверхности источника распределена
неравномерно, то, считая, что каждая точка поверхности имеет некоторую яркостную температуру
Тя найдем:
1
Рш =
Qш ∫ T (Q)dQ
Qш
я (14.4.4.)
где Qя - телесный угол, под которым виден источник шума из точки наблюдения.
Таким образом, шумовая температура Тш - это усредненная по угловому размеру источника
его яркостная температура.
Связь между эквивалентной шумовой температурой антенны, параметрами источников
шумов и параметрами антенны (ДН и ориентацией ДН относительно источников шумов) отражает
формула (14.4..5):
π 2π
D
TэА = ∫ ∫ T (ϕ ,θ ) ⋅ F (ϕ , θ ) sin θdθdϕ
2
(14.4.5.)
4π
я
θ ϕ
= 0 =0
Очевидно, что чем меньше ТэA тем более слабые сигналы могут быть надежно приняты. Для
снижения ТэА диаграмма направленности антенны должна иметь минимальный уровень боковых
лепестков (так как эти лепестки, не принимая полезного сигнала, принимают разного рода шумы и
помехи). Кроме того, потери в антенно- фидерном тракте должны быть сведены к минимуму, так
как эти потери также повышают эквивалентную шумовую температуру антенны.
Уникальные антенны, предназначенные для приема очень слабых сигналов в диапазоне
СВЧ, имеют ТэA =2-3 К, в то время как для большинства обычно используемых антенн этого
диапазона ТэA составляет десятки градусов Кельвина.