11.1 天線雜訊溫度測量
11.1.1 天線雜訊溫度的概念及其組成
天線從周圍環境接收到雜訊功率，通常用雜訊溫度來度量乙個系統產生的雜訊功率大小。天線雜訊可以用給定頻帶內與雜訊功率有關的等效雜訊溫度表示。即n=kbta( k為玻爾茲曼常數；b為接收機頻寬；ta為天線等效雜訊溫度)。
天線雜訊可分為內部雜訊和外部雜訊。內部雜訊主要包括天線傳輸損耗和歐姆損耗等產生的熱雜訊；外部雜訊是由天線所處的環境中的雜訊源產生的雜訊，如大氣衰減雜訊、宇宙雜訊和地面熱輻射雜訊等。天空雜訊溫度由大氣衰減雜訊和宇宙雜訊組成。
地面雜訊由地面輻射引起的雜訊溫度。由於天線輻射方向圖的旁瓣特性，此影響隨天線的仰角而略有變化。如圖11-5所示，為天線雜訊溫度組成圖。
圖11-5 天線雜訊溫度的組成
若已知天線系統總損耗為la，天線接收環境的雜訊溫度為ta，則天線系統的雜訊溫度ta為：
11-23）
式中： t0 環境溫度(k)。
11.1.2 天線雜訊溫度的計算
由天線理論可知：在球座標系中，天線雜訊溫度ta可用下式進行計算：
（11-24）
式中：pc(,) 天線主極化歸一化功率方向圖；
px(,) 天線交叉極化歸一化功率方向圖；
tbc(,) 天線主極化方向背景雜訊溫度分布函式；
tbx(,) 天線交叉極化方向背景雜訊溫度分布函式。
大家知道，天線交叉極化場相對於主極化來說是很小的，由此引起的雜訊溫度可忽略不計，則式(11-24)可進一步簡化為：
（11-25）
式中：p(,) 天線歸一化功率方向圖；
tb(,) 天線背景雜訊溫度分布函式。
若天線為圓口徑對稱的，則式（11-25）可進一步簡化為：
11-26）
式(11-26)為計算天線雜訊溫度的基本公式，該雜訊溫度計算結果不包括損耗引起的雜訊溫度，是由天空雜訊和地面雜訊引起的。則式（11-26）可表示為：
11-27）
11-28）
11-29）
式中：tsky() 天空雜訊溫度分布函式；
tground() 地面雜訊溫度分布函式。
由式(11-27)、(11-28)和（11-29）可知：只要知道天空和地面雜訊溫度分布函式，以及天線功率方向圖，就可精確計算天線雜訊溫度的大小。
11.1.3 天線雜訊溫度的測量方法
天線雜訊溫度採用經典的y因子法進行測量。圖 11-6所示，為y因子法測量天線雜訊溫度的原理方框圖。
圖11-6 天線雜訊溫度測量原理方框圖
由y因子法測量天線雜訊溫度原理方法是：首先將波導開關接在常溫負載上，頻譜分析儀測量的雜訊功率為n1(dbm)；然後將波導開關切換到待測天線上，頻譜分析儀測量的雜訊功率為n2(dbm)，計算二者的差值即得y因子為：
11-30）
由y定義得
11-31）
則天饋系統雜訊溫度為：
11-32）
式中： t0 常溫負載的雜訊溫度（k）；
tlna 接收機系統的雜訊溫度（k）；
ta 天饋系統的雜訊溫度（k）；
若扣除天線饋源網路、雙工器等插入損耗la引起的雜訊溫度，則天線接收環境雜訊溫度ta為：
11-33）
測量方法和步驟如下：
第1步：按圖11-6連線好測試系統，加電預熱，使測試系統儀器裝置工作正常，將待測天線轉動到技術要求規定的仰角上；
第2步：將波導開關打到常溫負載上，調整好頻譜分析儀的工作狀態，測量並記錄此時頻譜儀測量的雜訊功率n1(dbm)；
第3步：在測試條件相同情況下，將波導開關打到待測天線上，測量並記錄此時頻譜分析儀測量的雜訊功率n2(dbm)；
第4步：由步驟2和3測量的雜訊功率，利用下式計算y因子的大小。
第5步：由測量的y因子，利用下式計算天饋系統的雜訊溫度：
第6步：改換測試頻率，重複上述步驟，同理測量其它頻率的雜訊溫度。
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