天线噪声温度的概念组成及测量方法

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1、11.1天线噪声温度测量11.1.1天线噪声温度的概念及其组成天线从周围环境接收到噪声功率，通常用噪声温度来度量一个系统产生的噪声功率大小。天线噪声可以用给定频带内与噪声功率有关的等效噪声温度表示。即々为玻尔兹曼常数；B为接收机带宽；7；为天线等效噪声温度）。天线噪声可分为内部噪声和外部噪声。内部噪声主要毡括天线传输损耗和欧姆损耗等产生的热噪声；外部噪声是由天线所处的环境中的噪声源产生的噪声，如大气衰减噪声、宇宙噪声和地面热辐射噪声等。天空噪声温度由大气衰减噪声和宇宙噪声组成。地而噪声由地而辐射引起的噪声温度。由于天线辐射方向图的旁瓣特性，此影响随天线的

2、仰角而略有变化。如图11-5所示，为天线噪声温度组成图。地面噪声阁11-5天线噪声温度的组成若已知天线系统总损耗为天线接收环境的噪声温度为尺，则天线系统的噪声温度Ta式屮:To—坏境温没(K)。11.1.2天线噪声温度的计算由天线理论可知：在球坐标系屮，天线噪声温度7；可用K式进行计算：(〜K(〜)+M〜K(〜£"f[A(久0M氏州sin3d3d^Ta=丄j_^7777:(11-24)式中:Pdd，中、一天线主极化归一化功率方向图；Px(况釣一天线交叉极化归一化功率方向图；Tb人⑽一天线主极化方內背景噪声温度分布函数；r以沃勿一天线交义极化方向背景噪声温

3、度分布函数。大家知道，天线交叉极化场相对于主极化来说是很小的，由此引起的噪声温度可忽略不计，则式(11-24)可进一步简化为:TaU:P(沒，sin6d6d(j)(11-25)式中:八叹勿一天线归一化功率方向图；7X汉釣一天线背景噪声温度分布函数。若天线为圆口径对称的，则式(11-25)可进一步简化为:(11-26)T_j(e)Th(eymede°P(3)sm3d3式(11-26)为计算天线噪声温度的基本公式，该噪声温度计算结果不包括损耗引起的噪声温度，是由天空噪声和地面噪声引起的。则式(11-26)可表示为：ground(乃)groundJo>⑻si

4、n繡J;r/2P^KounaW^de(11-28)JT(-<0

5、常温负载T()图11-6天线噪声温度测量原理方桐图由Y因子法测量天线噪声温度原理方法是：首先将波导开关接在常温负载上，频谱分析仪测量的噪声功率为7V/(dBm);然后将波导开关切换到待测天线上，频谱分析仪测量的噪声功率为2V2(dBm)，计算二者的差值即得Y因子为：y=Tlna+T0（11-31）^LNA+-G则天馈系统噪声温度为：Ta=Iu^l_Tlna（11-32）式屮：To—常温负载的噪声温度（K）;Tlna—接收机系统的噪声温度（K）;Ta—天馈系统的噪声温度（K）;若扣除天线馈源网络、双工器等插入损耗I。引起的噪声温度，则天线接收环境噪声温度7

6、；为：m（L，l）T0（11-33）测量方法和步骤如下：第1步：按图11-6连接好测试系统，加电预热，使测试系统仪器设备工作正常，将待测天线转动到技术要求规定的仰角上；第2步：将波导开关打到常温负载上，调整好频谱分析仪的工作状态，测量并记录此时频谱仪测量的噪声功率N,（dBm）；第3步：在测试条件相同情况下，将波导开关打到待测天线上，测量并记录此时频谱分析仪测量的噪声功率WBm）；第4步：由步骤2和3测量的噪声功率，利用下式计算Y因子的大小。第5步：由测量的Y因子，利用下式计算天馈系统的噪声温度：丁一Tlna+TolLNA第6步：改换测试频率，重复上述步

7、骤，同理测量其它频率的噪声温度。