ノイズ温度（アンテナ）

無線、レーダー、電気通信などの無線周波数（RF）アプリケーションにおいて、アンテナの雑音温度は、アンテナがRF受信システム全体に及ぼす雑音電力密度の尺度です。これは、「単位帯域幅あたりの利用可能な熱雑音電力が、指定周波数におけるアンテナ出力の熱雑音電力に等しい抵抗器の温度」と定義されます。^{[ 1 ]} つまり、アンテナ雑音温度は、特定の環境においてアンテナがどれだけの雑音を生成するかを表すパラメータです。この温度はアンテナの物理的な温度ではありません。さらに、アンテナには固有の「アンテナ温度」が関連付けられているわけではなく、アンテナの利得パターン、指向方向、およびアンテナが配置されている温度環境によって温度が異なります。

数学

RFアプリケーションでは、ノイズ電力はP _noise = kTBという関係式を用いて定義されます。ここで、kはボルツマン定数、Tはノイズ温度、Bはノイズ帯域幅です。通常、ノイズ帯域幅は無線受信機の中間周波数（IF）フィルタの帯域幅によって決まります。したがって、ノイズ温度は次のように定義できます。

${\displaystyle T={\frac {P_{\text{ノイズ}}}{kB}}={\frac {1}{k}}{\frac {P_{\text{ノイズ}}}{B}}}$

kは定数なので、 Tをkで正規化されたノイズ電力スペクトル密度 (単位は W/Hz) と考えることができます。

アンテナノイズは、RF受信システム全体のノイズ温度に寄与する要因の一つに過ぎないため、通常はT _{Aのように添え字で表されます。アンテナノイズは受信機の}実効ノイズ温度に直接加算され、システム全体のノイズ温度が得られます。^{[ 2 ]}

${\displaystyle T_{S}=T_{\text{A}}+T_{\text{E}}}$

アンテナノイズの発生源

アンテナのノイズ温度には、次のようなさまざまな要因が影響します。

• 宇宙マイクロ波背景放射
• 銀河放射線
• 地球温暖化
• 太陽​
• 月​
• 電気機器
• アンテナ自体

銀河ノイズは1000MHz以下で高くなります。150MHz付近では約1000Kです。2500MHzでは約10Kで安定します。

地球の標準温度は 288 K と認められています。

太陽の寄与度は太陽放射量に依存し、次のように表される。

${\displaystyle T_{\text{A}}=3.468\,F{{\lambda }^{2}}10^{G/10}}$

太陽放射は どこにあるのか${\displaystyle F}$

${\displaystyle \lambda}$ 波長は

これはアンテナの対数利得（デシベル単位）です。 ${\displaystyle G}$

アンテナの雑音温度は、アンテナとその周囲環境における全ての雑音源との結合、およびアンテナ内部で発生する雑音に依存します。つまり、指向性アンテナの場合、アンテナのメインローブとサイドローブが交差する雑音源の部分が、雑音温度に比例して寄与します。

たとえば、衛星アンテナはメインローブでは地球からのノイズ寄与を受けないかもしれませんが、サイドローブは 288 K の地球ノイズの一部を全体のノイズ温度に寄与します。

参照

• ノイズ温度
• ジョンソン・ナイキストノイズ
• 連邦規格1037C
• MIL-STD-188

参考文献

1. IEEE Std 145-2013、アンテナ用語の定義に関するIEEE標準、IEEE
2. Skolnik, Merrill I. (2001).レーダーシステム入門（第3版）. ボストン: McGraw-Hill. pp.  731– 732. ISBN 0-07-290980-3。

Arrl UHF/マイクロ波実験者マニュアル. Newington: American Radio Relay League. 1990. ISBN 0-87259-312-6。

「ITU P.372: 無線ノイズ」。 ITU 。2019 年7 月 4 日に取得。