天線溫度是天線輸出功率的一種度量，不表示天線本身的性質，而與天線和環境介質的溫度無關。它表示當天線以一個等效電阻代替時，為取得與接收天線射電功率W相同的噪聲功率輸出，該電阻應具有的溫度。
基本介紹
- 中文名：天線溫度
- 外文名：The antenna temperature
- 實質：天線輸出功率的一種度量
- 關係：射電天文學
- 意義：僅代表天線接收功率的大小
- 套用學科：電子科學、儀器科學、物理學
定義,公式推導,物理意義,天線溫度測量誤差,反射面天線溫度分布,天線口面溫度定標,
定義
公式推導
天線溫度是射電天文學中用來度量射電望遠鏡接收功率的一個量。按照尼奎斯特定理，一個處於絕對溫度T的電阻在頻寬Δv內所產生的噪聲功率為，式中k為玻耳茲曼常數，假定天線是無損耗的，並與輸出端匹配，則可以把天線接收天體射電後輸出的功率W表示為。這裡的Δv為接收系統的頻頻寬度；TA就稱為射電望遠鏡接收該射電源的天線溫度。
物理意義
其物理意義為，當天線以一個等效電阻代替時，為取得與接收天線射電功率W相同的噪聲功率輸出，該電阻應具有的溫度。天線溫度僅代表天線接收功率的大小，而與天線和環境介質的溫度無關。若天線有效面積為A(θ，嗞)，天線指向亮溫度分布為TB(θ，嗞)的源（亮溫度TB表征天體上每一部分發出的或來自某一方向的射電強度），即天線溫度等於以波長平方為單位、天線有效面積為權重的亮溫度對全天空的積分。
天線溫度測量誤差
測量誤差分析與數據處理在科學實驗和生產實踐中占有極其重要的地位，它是提高測量準確度，保證獲取信息可靠性的重要手段。在許多場合，因被測對象的特點不宜進行直接測量，或是為了追求更好的測量效果而需要採用間接測量。
天線輸出的是電壓值，而目標亮溫反演需要用到天線口面的溫度值。因此需要把電壓值轉化為溫度值，轉換方程為
其中:T0是環境的絕對溫度值，T0=283K；
Tx是輻射計的標準噪聲源溫度；Tx=82。9K；
U0是NGD關時對匹配負載測得的電壓；
U1是NGD開時對匹配負載測得的電壓；
U是測得的目標電壓。
可知，在不考慮其它測試條件和環境誤差下，測試的結果誤差主要來自在不同測試條件下的輸出電壓誤差U0，U1，U，且各誤差相對獨立。由於每個變數的測試均有一定的隨機性，故f可看作變數U0，U1，U的隨機變數函式。
反射面天線溫度分布
在夜晚因為沒有太陽光的照射，且在反射面周圍空氣溫度幾乎沒有差別的情況下，天線表面與空氣接觸良好，使得溫度場分布均勻，同時，天線與空氣的對流換熱在漫長的夜晚達到了一定平衡，從而使得天線溫度與環境溫度的變化趨勢具有較大的相似性，這種特點在日出前的凌晨和日落兩個小時後的夜間尤其明顯。
天線反射面的升溫幅度及高低溫差受環境溫度影響不大，而與太陽的輻射強度與太陽入射角度等有很大關係。天線反射面的高低溫差最大點出現在入射角度為52．7¢X左右的時候，既太陽輻射光線與反射面邊緣相切時。而太陽輻射直射反射面時面板溫差反而很小。
天線反射面各節點的總變形位移量和天線同一時刻的高低溫差關係不是特別大，而與最高溫度卻有很大關係。而z軸方向的位移卻受到溫差的一定影響。
在一天中，雖然天線反射面溫度分布和高低溫數值在變化，其入射角度、形變數也在變化，但最大應力值的變化卻不十分明顯。而最小應力值，在白天溫度值相比於夜晚有升高，但變化很微小。在夜晚反射面最大應力、平均應力和最小應力相對來說均變得更小。白天與夜晚相比，在最大應力上基本差距在3個數量級左右，最小應力值差距約為5個數量級左右。
天線口面溫度定標
常用的天線口面溫度定標源是微波赫體輻射標準源(簡稱黑體源)，它是一種新型的微波噪聲標準源，1985年通過由中國科學院南京分院組織的鑑定。鑑定認為黑體輻射源輻射穩定，溫度準確可靠，與喇叭口面匹配容易，因此適合於天線口面溫度定標。
微波赫體輻射源是基於普郎克原理製成。的當黑體與環境溫度處於熱動平衡時，黑體的輻射率即等於它的吸收率，它的有效輻射溫度近似等於黑體所處環境的溫度。
