ОТТ_СКРП_С2_Слайд_2019_0 (Семинар №2 "Оценка мощности естественных помех" (2019))

Основы теории и техники систем и комплексов радиопротиводействия(ОТТ СКРП)СЕМИНАР №2 Оценка мощности естественных помех.Учебные вопросы1. Особенности учета естественных помех в антенно-фидерном тракте.2. Оценка чувствительности приемных устройств.Литература1. Радиоэлектронная борьба.

Основы теории / А.И. Куприянов, Л. Н. Шустов. – М.:Вузовская книга, 2011. – 800 с.: ил.2. Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационномконфликте.— М.: Вузовская книга, 2003. — 528 с.: ил.3. Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. / А.И. Куприянов, А.В. Сахаров/ - М.: Вузовская книга, 2007. — 356 с.: ил.4. Антипов В.Н., Викентьев А.Ю., Колтышев Е.Е., Мухин В.В., Лепин В.Н., ТрущинскийА.Ю., Фролов А.Ю. Помехозащита радиоэлектронных систем управления летательными аппаратами и оружием. Монография / Под ред.

В.Н. Лепина. – М.: Радиотехника, 2017.– 416 с.1 Особенности учета естественных помех в антенно-фидерном тракте Шумовая температура антенны – температура сопротивления, равного входному сопротивлению приёмника, при котором на выходе приёмника выделяется та же мощность,что и от реального внешнего источника:Т ш .а . 1Т я (  , )G(  , )d ,4   4(1)где Т я (,  ) - яркостная температура;G(  , )  Gmax  F 2 (  , ) - коэффициент усиления антенны.Частные случаи:а) для протяжённых источников (галактика, атмосфера) Т яи   a   GГЛ.ДНА (  , )d  Т ш.а.

 Т я ; const(2)4б) для дискретных источников (приём излучения дискретных источников, напримерСолнца и планет)и   a   GГЛ.ДНА (  , )dиТ ш .а .  Т я .ср .;а4(3)Т я .ср .- среднее значение яркостной температуры источника помехи.в) яркостная температура ЗемлиТ я . з  Т з ( 1  R 2 ),где Tз – термодинамическая температура поверхности Земли (например 290 К);R – коэффициент отражения от поверхности Земли.(4)Мощность внешних широкополосных помех в нагрузке антенны:Pш .вх .  k БТ ш .а .Bш ,где k Б = 1,38·10-23 Вт/(Гц·К) – постоянная Больцмана;Bш - эквивалентная шумовая полоса частот приёмника.(5)Рисунок 2 - Радиояркостная температура небесных тел:1) активное Солнце;2) пассивное Солнце;3) Юпитер;4) Венера;5) Луна.Рисунок 1*- Яркостная температура (ясное небо) при концентрации паров воды 7,5 г/м3(температура и давление у поверхности равны 150 и 1023 мбар; Θ – угол места)Миллибар(мбар) — внесистемная единица измерения давления, равная 1/1000 бара. Бар равен 10⁵Па или 10⁶ дин/см² (в системе СГС).

Бар приблизительно равен атмосферному давлению науровнеморя.100 000Pa=1bar≈750,0616827ммрт.ст.Рисунок 1**- Яркостная температура (ясное небо) – увеличенный масштаб по оси абсцисс[Международный союз электросвязи (ITU). Сектор радиосвязи МСЭ. – РекомендацияМСЭ-R .Р372-11 09/2013. Радиошум. Серия Р. Распространение радиоволн]Полная мощность шумов на входе приёмника:Pш .вх .

 k БТ ш Bш ,где(6)Т ш  Т ш .аф  Т ш .ф  Т ш .пр- полная шумовая температура на входе приёмни-ка;Т ш .а - шумовая температура антенны (внешние источники помех);Т ш .ф  Т ф ( 1  ф )Тф- шумовая температура фидера;- термодинамическая температура фидера (К);ф - КПД антенно-фидерного тракта;Т ш .пр- шумовая температура приемника (внутренние шумы приемника).Т ш .фТш.а,Pш .вх.  k БТ ш .пр Bш  1  фТТш .прш .пр (7)Зависимость шумовой температуры приёмника от частоты для приемников сразличными типами входных элементов1 – транзисторы;2 – диодные смесители;3 – туннельные диоды;4 – электронные лампы;5 – лампы бегущей волны;6 – параметрические усилители;7 – мазеры, охлаждаемыежидким азотом;8 – мазеры, охлаждаемыежидким гелиемПотери рассогласования:Lр  10lg ,(8)Р11- КПД;Р1  Р2 1  К отр(9)где Р1 , Р2 - мощность прямой волны и отраженной волны;К отр U1- коэффициент отражения,U2(10)где U1, U2 - комплексная амплитуда прямой волны и отраженной волны;К отр КСВ  1.КСВ  1(11)КСВ Umax U1  U2 1  К отр- коэффициент стоячей волны.Umin U1  U2 1  К отр(12)Потери в кабеле определяются погонным затуханием  [дБ/м] и длиной кабеляLк [дБ ]    ;Lк [дБ ]  10lgLк ;Lк  100,1Lк [ дБ ] ; [м]:(13)2 Оценка чувствительности приемных устройств Пороговая чувствительность Pпор – уровень входного сигнала, при котором отношение«сигнал – шум» на выходе равно 0 дБ. Реальная чувствительность – уровень мощности входного сигнала Pреал, при которомсоотношение «сигнал – шум» на выходе равняется заданной величине Qвых.ТаPреал.

 k Б Т 0 Bш   Fш  1Qвых , Т0где k Б - 1,38·10-23 Вт/(Гц·К) – постоянная Больцмана;Т 0 - абсолютная температура окружающей среды (обычно 290 К);Bш - ширина эффективной полосы шумов приёмника;Fш - коэффициент шума приёмника;Т а - – эффективная шумовая температура антенны.(14)Задачи для самостоятельного решения:1 Приёмник работает на частоте настройки 10 ГГц, ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны 1 градус в обеих плоскостях, полоса пропускания приёмникаравна 1 ГГц. Определите: а) яркостную температуру активного Солнца; б) шумовую температуру активного Солнца; в) мощность шумов активного Солнца на входе приёмника; г) восколько раз мощность шумов на входе приёмника при активном Солнце превышает аналогичную величину при спокойном Солнце.2 Приёмник с настройкой на частоту 450 МГц имеет полосу 25 кГц.

Определите: а) минимальный уровень помех от космического фона на входе приёмника; б) максимальныйуровень помех от космического фона; в) сравните эти уровни с уровнями помех от радиоизлучения атмосферы, если направление максимального приёма антенны горизонтально; г)определите полную мощность помех на входе приёмника от распределённых источниковестественного происхождения.3 Коэффициент отражения от земной поверхности на некоторой частоте весенним днёмравен 0,05. Определите для приёмника с полосой частот 10 кГц: а) яркостную температуруЗемли как источника помех; б) шумовую температуру антенны, отображающую излучениеЗемли; в) мощность помех Земли на входе приёмника.4 Приёмник с частотой настройки 10 ГГц и полосой 1 МГц, шириной диаграммы направленности антенны 2 градуса в обеих плоскостях имеет входным элементом туннельный диод. Определите, какую долю собственных шумов приёмника составляют шумы спокойногоСолнца при попадании в главный лепесток антенны приёмника..