Эквивалентная шумовая температура и коэффициент усиления антенны

Расчетно-графическая работа

«Определение максимально допустимой мощности входного сигнала при котором схема работает в линейном режиме»

Вариант №25

Подготовил:

студент ИЭБ-405

Кныш И. В.

Проверил:

Сундучков К.С.

 

 

Киев,2013

Расчетно-графическая работа

«Определение максимально допустимой мощности входного сигнала при котором схема работает в линейном режиме»

I. Вводная часть лабораторной работы.

Цель работы.

Углубить теоретические знания по данному разделу. Научится максимально допустимые мощности входного сигнала при котором схема работает в линейном режиме.

Задание на выполнение лабораторной работы.

2.1 НАЙТИ:

Такое сочетание параметров элементов, при котором:

1. Нет элементов в режиме насыщения;

2. На вход приемника – декодера поступает максимально допустимая мощность сигнала.

 

2.2 ОФОРМИТЬ

1.На первом листе должны быть указаны: - ВУЗ, группа, Ф.И.О., дата, наименование темы курсовой работы, номер варианта.

2.Привести все исходные данные для вашего варианта из раздела "ДАНО".

3.По каждому вопросу из раздела "НАЙТИ" привести содержание вопроса, формулу по которой будет произведен расчёт, значения параметров в формуле для вашего варианта, ответ, размерность.

4.Все расчеты выполнить на персональном компьютере (ПК)

5.Отчёт предоставить в виде распечатанном на формате А4 и в электронном виде, позволяющем изменять исходные значения и вести расчёт заново.

6.В конце отчёта поставить личную подпись.

Подготовил Кныш И. В.   Схема прохождения сигнала на приемник-декодер Проверил Сундучков К.С.   ИЭБ ГС-405

2.3 ДАНО:

1. Таблица вариантов

Эл-ты	МШУ1	МШУ2	ПУПЧ	СВЧ-тр	СМ	Приёмник - декодер
Кпер. Одного каскада	10 дБ	10 дБ	10 дБ	-
Рнас.одного каскада (Вт)	10-6	10-6	10-3	-	10-2
№вар	К-вокаск.	К-вокаск.	К-вокаск.	η	Ксм	РПр-днас
				0,9 раз	0,1 раз (-10 дБ)	10-1 Вт
				0,7 раз	10-2 Вт
				0,5 раз	10-3 Вт
				0,9 раз	0.25 раз (-6 дБ)	10-1 Вт
				0,7 раз	10-2 Вт
				0,5 раз	10-3 Вт

2. Исходные данные для варианта №25

1. Мощность насыщения СМ

2. Мощность приемника-декодера = 10^-1 Вт

3. Коэффициентпередачи СВЧ тракта = 0,9 раз

4. Коэфициент ПУПЧ = 4

5. Коэффициентусиления - = 2

6. Коэффициентусиления - = 2

Мощность сигнала на входе плоскости АА изменяется от Вт.

 

 

II.Теоретическая часть.

Введение.

Обозначения параметров элементов структурных схем приемного тракта Земной станции ССС:

- коэффициент усиления антенны;

- диаметр зеркала приемной антенны;

- эквивалентная шумовая температура;

- коэффициент усиления МШУ;

- эквивалентная шумовая температура входа МШУ;

- коэффициент передачи СВЧ тракта снижения;

- физическая температура окружающей среды;

- эквивалентная шумовая температура входа кнвертора;

- коэффициент передачи ПЧ - тракта снижения;

- эквивалентная шумовая температура на входе линейного тракта ЗС ССС;

- эквивалентная шумовая температура входа приемника;

- центральная частота принимаемого сигнала;

- центральная частота сигнала ПЧ;

- коэффициент, учитывающий уровень энергии, попадающей в антенну через боковые лепестки диаграммы наравленности антенны от теплового излучения поверхности Земли;

- добротность Земной станции ССС.

 

Эквивалентная шумовая температура и коэффициент усиления антенны.

 

Эквивалентная шумовая температура антенны ЗС ССС может быть представлена в виде составляющих [1, стр. 55-57]:

 

 

, (1)

 

где слагаемые обусловлены следующими факторами:

- приемом космического радиоизлучения с учетом - угла места ДН антенны Земной станции;

- излучением атмосферы с учетом дождя и ;

- приемом излучения Земной поверхности через боковые лепестки ДН антенны, где s=0,05÷0,4, а Т_з=290К для суши.

На рисунке 1 представлена частотная зависимость шумовой температуры Галактики, Солнца и атмосферы Земли (без дождя) [1, стр. 57]. Из графика видно что шум Галактики в диапазоне частот выше 6 ГГц практически можно не учитывать. На частотах ниже 6 ГГц значение полученное из графика на рис.1 следует брать для выражения (1) с коэффициентом равным 0,5. Это объясняется тем, что излучение Галактики имеет сплошной спектр и слабо поляризовано, поэтому при приеме его на антенну с любым видом поляризации можно считать, что принимаемое излучение будет половинной интенсивности. Солнце является самым мощным источником радиоизлучения и может полностью нарушить связь, попав на главный лепесток ДН антенны. Однако такую ситуацию обычно преднамеренно исключают.

Рис.1. Частотная зависимость шумовой температуры Галактики, Солнца и атмосферы Земли (без дождя).

Шумовое радиоизлучение земной атмосферы имеет тепловой характер и в полной мере обусловлено поглощением сигналов в атмосфере (с учетом дождя). В силу термодинамического равновесия атмосфера излучает такое же количество энергии на данной частоте, которое поглощает, следовательно,

 

, (2)

 

где: =260К – средняя термодинамическая температура атмосферы, L_а и L_д

 

ослабление сигнала в атмосфере и в дожде, которые можно найти по графикам на рис. 2 и 3, соответственно [1, стр. 43; 3, стр. 121]. Частотная зависимость шумовой температуры атмосферы (с учетом дождя) приведены на рис. 4(а) и рис. 4(б) [1, стр. 57].

 

Рис. 2. Частотная зависимость поглощения радиоволн в спокойной
атмосфере (без дождя) при различных углах места.

 

Рис. 3. Зависимости поглощения сигнала в дожде от частоты при
различных углах места для Европейской территории СССР в различных
полосах частот, превышаемое не более 1% (сплошные линии)
и 0,1% (штриховые линии) времени любого месяца.

 

 

а) б)

 

Рис. 4. Частотная зависимость шумовой температуры атмосферы
Земли (с учетом дождя): а) при Т_д=1%; б) при Т_д =0,1%.

 

Влияние дождя, облаков, тумана и других видов осадков является статической характеристикой и зависит от толщины поглощающего слоя, времени суток, времени года и подлежит специальному изучению для каждой конкретной местности [1, стр. 43-50].