Considerazioni sulla temperatura di rumore di un’antenna

Supponiamo di applicare un resistore ai capi di un ricevitore ideale, privo di rumore. Fissata una larghezza di banda B (=Delta f), la potenza di rumore generata dal resistore sarà proporzionale alla propria temperatura.
In analogia con quanto accade per il resistore in esempio, possiamo definire la temperatura di rumore di un’antenna come la temperatura necessaria per generare la medesima potenza di rumore, a parità di larghezza di banda.

Similmente al caso del resistore, vale anche qui la relazione data dalla formula di Nyquist:

PA = K TA B

dove:
PA = Potenza di rumore dell’antenna
K = Costante di Boltzmann = 1.38 * 10^-23 J/K
TA = Temperatura di rumore dell’antenna
B = Larghezza di banda

In altre parole, la temperatura di rumore di un’antenna è un parametro che descrive la quantità di rumore che un’antenna produce in un dato ambiente. Questa temperatura non è la temperatura fisica ma una grandezza direttamente proporzionale a due parametri:

  1. Solido di irradiazione dell’antenna
  2. Ambiente termico (rumore ambientale)

In termini di calcolo, la temperatura di un’antenna può essere dunque espressa in coordinate sferiche dalla seguente relazione:

T_{A}= {1/{4pi}}int{0}{2 pi}{int{0}{pi}{R(theta,phi)T(theta,phi)sin(theta) d theta}d phi}
dove:
{R(theta,phi)} = solido di irradiazione dell’antenna
{T(theta,phi)} = distribuzione della temperatura d’ambiente

 

Dato uno specifico ambiente termico, osserviamo che la potenza (o la temperatura) di rumore TA dipende solo dalla morfologia del solido di irradiazione dell’antenna.

 

Il rumore ambientale è funzione di parametri variabili quali: rumore atmosferico, rumore galattico, man-made noise (rumore generato dall’antropizzazione dello spazio), rumore terrestre
Queste fonti hanno dimensioni molto differenti tra loro, e in assoluto, se osservate nel dominio delle frequenze. Inoltre, alcune di esse assumono valori diversi anche in funzione della porzione di spazio considerata (si pensi al rumore galattico, che è maggiore su angoli zenitali alti).
In relazione alle caratteristiche di irradiazione dell’antenna e della tipologia di utilizzo prevista, il rumore ambientale rappresenta pertanto una variabile altrettanto fondamentale nella progettazione dei sistemi d’antenna ad alta efficienza.

 

Riferimenti essenziali

Antenna Theory: Analysis and Design, di Constantine A. Balanis