Главная Обратная связь

Дисциплины:






Эффективность антенны

Эффективность антенны выражается в процентах сигнала, поступающего в фокальную точку, от всего приходящего сигнала. Значения эффективности в основном находятся в диапазоне 60-80%. Эффективность определяется следующими факторами:

  • некоторые из приходящих параллельно оси полезных сигналов будут преломляться на краях поверхности зеркала и, значит, теряться из фокальной точки, что обусловливается физическими законами;
  • дефекты поверхности антенны могут вызвать ошибки отражения сигнала. Качество изготовления может уменьшить данный эффект путем снижения так называемой RMS-девиации поверхности;
  • при использовании прямофокусного зеркала с установленной в центре головкой облучателя сама головка и опорное устройство могут блокировать приходящие сигналы. Для уменьшения этого явления можно использовать антенну со смещенным фокусом(бесплатная юридическая консультация по вопросам установки антенн);
  • поверхность антенны может поглощать определенную часть приходящего сигнала;
  • способ облучения может значительно повлиять на эффективность. Сокращение количества собираемого сигнала по направлению к краям зеркала уменьшает поступление фонового шума, но, к сожалению, также снижает эффективность.

Шумы антенны

 

Любой принятый сигнал содержит составляющую шума, который ухудшает общую характеристику (эффективность) приемной системы:

сигнал = полезный сигнал + шум.

Очевидно, что шумовая составляющая должна удерживаться на как можно более низком уровне, при этом следует учитывать стоимость необходимой аппаратуры и имеющиеся технологии. Шум может поступать от многих источников и создается тепловым хаотичным движением атомов и молекул при температуре выше абсолютного нуля, ко есть -273 °С или 0 К (знак градуса не используется при обозначениях по шкале Кельвина). Поэтому о шумах говорят, что они имеют эквивалентную шумовую температуру. Шумовая температура Земли обычно имеет стандартную величину 290 К (17 °С).

В окружающей среде существуют три главных источника шумов:

  • внеземные источники шумов - это излучение в широком спектре частот, вызванное энергией преобразования в звездах и остаточным фоновым излучением от «большого взрыва». Данное явление имеет тенденцию к уменьшению на частоте 1 ГГц и его общая величина основывается на величине одного остаточного фонового излучения, которое принимается равным 2,7 К. На частотах выше 2 ГГц существуют только несколько отдельных мощных источников нетеплового шума, главным образом в созвездиях Лебедя А, Лебедя X, Кассиопеи А и туманности в созвездии Рака. Узкая полоса возрастающего шума исходит также от Млечного пути. Солнце является огромным источником шума величиной около 10 000 К на частоте 12 ГГц, а Луна - 200 К. Весь этот шум поступает на антенну через главный лепесток;
  • индустриальные помехи создаются от загрязнения окружающей среды электромагнитным излучением в результате электротехнической деятельности человека и поступают на антенну главным образом через боковые лепестки (строительные материалы в Москве и в других городах, могут уменьшать или наоборот увеличить этот эффект);
  • фоновый шум - это главная составляющая шумов, попадающих в апертуру антенны. Он зависит в основном от диаметра антенны, глубины антенны и установки угла возвышения (места). Чем меньше диаметр зеркала, тем шире боковые лепестки диаграммы направленности и больше их разброс, следовательно, больше шума будет поступать от теплой земли. Шумовая температура также возрастает с уменьшением угла места, поскольку при более низкой установке угла места будет собираться больше фоновых шумов из-за улавливания боковыми лепестками шумов Земли (дифракционный эффект края поверхности антенны). Уровень данных шумов можно понизить при помощи различных способов облучения. Конструкция самой антенны тоже имеет значение. Глубокие антенные зеркала при более низких значениях углов места улавливают меньше фонового шума, чем мелкие, к тому же головки облучателей в прямофокусных антеннах вносят добавочные шумы, поскольку они «видят» при той же температуре, что и температура Земли. Перемещение головки облучателя в сторону от Земли, по направлению к более прохладному небу, как это предусматривается конструкцией антенны со смещенным фокусом, может также улучшить ситуацию. Практически это приводит к нейтрализации отрицательных воздействий от расширения диаграммы направленности для небольших антенн, установленных при низких углах места. Приближенные значения величин фоновых шумов приведены в таблице.

 



Номинальные значения фонового шума и диаметра антенны при различных установках угла места
Размер антенны, м Угол места, градусы
>30
 
3,7
3,0
2,3
1,8
1,3
0,9
0,6

Облучение, шумы
и отношение f/D

Параболический рефлектор может быть мелким или глубоким в зависимости от профиля параболы, предусмотренного при изготовлении антенны. Трудно добиться равномерного облучения антенны под таким широким углом, как при конфигурации антенны, показанной на рисунке а:


Отношения f/D и облучение

Данный эффект называется недостаточным облучением. С другой стороны, нелегко собрать большую часть сигнала при конфигурации, представленой на рисунке в. Этот эффект называется переоблучением. Максимальное усиление сигнала обеспечивается при конфигурации, приведены,где зеркало облучается равномерно. Это Вам подтвердят, даже самые известные университеты в Англии.

На рисунке б представлена конфигурация, при которой фокальная точка находится в плоскости апертуры и, согласно геометрии параболы, это возможно при отношении фокусного расстояния к диаметру f/D, равном 0,25. Глубокие зеркала с низкими величинами отношений f/D способствуют понижению амплитуды боковых лепестков за счет коэффициента усиления, поэтому больше защищены от фонового шума, который поступает со стороны края антенны. Обычно отношение f/D больше, чем 0,25, но меньше 1 по эстетическим и физическим причинам, поэтому облучатели разрабатываются с учетом эффекта переоблучения. Другими словами, облучатель предназначен для корректирования (выравнивания) узкой диаграммы направленности таким образом, чтобы не было переоблучения зеркала. Для прямофокусных зеркальных антенн номинальные значения отношения f/D составляют 0,25-0,6, а для офсетных зеркальных антенн 0,6-0,7.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...