11.2. ANTENY ODBIORCZE

  O osiągniętych wynikach decydują w dużym stopniu parametry stosowanego sprzętu. Najważniejszymi parametrami anten są: szerokość wiązki (decydująca w tym wypadku o rozdzielczości przestrzennej systemu) i jej apertura decydująca o napięciu wyjściowym na zaciskach anteny, a przez to i o czułości systemu oraz zastępcza temperatura szumów odbiornika. Szerokość wiązki w stopniach można wyrazić w przybliżeniu za pomocą następującego wzoru:
q = 60 l/D
gdzie:
l - długość fali odbieranej
D - średnica anteny.
    Apertura (powierzchnia zastępcza) ma tylko w przypadku anten parabolicznych lub rożkowych bezpośrednie powiązanie z wymiarami geometrycznymi anteny. W przypadku ogólnym (niezależnym od typu i konstrukcji anteny) jest ona obliczana ze wzoru:
A = G l^2/4P
gdzie:
G - zysk w stosunku do anteny izotropowej.
    Przykładowo dla anteny o zysku 23 dB (200 razy) pracującej w zakresie 70 cm apertura wynosi 7,8 m^2. Moc sygnału pochodzącego od ciała o temperaturze T odbierana za pomocą anteny o aperturze A wynosi:
Pa = kTWAB/l^2 [W]
gdzie:
W - kąt przestrzenny wiązki anteny (pełny kąt wynosi 4P steradianów),
B - szerokość pasma,
k - stała Bolzmanna.
Między wielkością kąta przestrzennego wiązki i aperturą anteny zachodzi natępująca przybliżona zależność:
WA = l^2
Wzór wyrażający moc odbieraną upraszcza się do postaci:
Pa = kTB [W].
    Moc odbierana jest więc identyczna z mocą szumów opornika znajdującego się w danej temperaturze T. Pozwala to na kalibrację odbiornika radiometrycznego przez włączenie na jego zaciski antenowe opornika znajdującego się w znanej temperaturze. Tak wykalibrowany odbiornik radiometryczny umożliwia wyrażenie mocy odbieranej przez zastępczą temperaturę anteny (w stopniach Kelvina). Jest to zastępcza temperatura ciała doskonale czarnego odpowiadającego obserwowanemu obiektowi, a nie rzeczywista temperatura anteny. Wyrażenie to jest słuszne jedynie wówczas, gdy obiekt obserwowany zasłania sobą cała szerokość wiązki odbiorczej. W przeciwnym przypadku mierzona jest wypadkowa temperatura wszystkich obiektów znajdujących się we wiązce. Do prawidłowej obserwacji obiektów o mniejszych rozmiarach kątowych konieczne są więc anteny o większym zysku.
    Moc odbierana przez antenę może być też wyrażona za pomocą zależności:
Pa = SB
gdzie:
S - natężenie odbieranego strumienia,
B - szerokość pasma.
Z zestawienia obu powyższych wzorów na moc odbieraną otrzymujemy:
SAB = kTaB
a następnie zastępczą temperaturę anteny:
Ta = SA/k
Moc szumów odbiornika w odniesieniu do jego wejścia (na zaciskach antenowych) wynosi:
Po = kTrB
gdzie:
Tr - zastępcza temperatura szumową odbiornika (przeważnie Tr>>Ta).
Na wyjściu odbiornika (na detektorze) otrzymywana jest moc sygnału:
Pc = Gk(Tr + Ta)B
gdzie:
G - współczynnik wzmocnienia toru odbiorczego.
    W obserwacjach radioastronomicznych istotna jest nie tyle absolutna wartość mocy odbieranego sygnału co jej zmiany. Minimalna wykrywalna zmiana sygnału wyrażona jest za pomocą wzoru Dickiego:

         ___
Tmin= TrÖBt