New-Tech Magazine | July 2022 | Digital Edition

ב. נמצא את טמפרטורת המערכת של מקלט לוויני. כאשר הלווין מכוון לכדור הארץ T A =300º K טמפרטורת השמים שלו היא (טמפרטורת כדור הארץ). האנטנה עשויה Tp להימצא בטמפרטורת סביבה מכסימלית e a =0.9 והיעילות התרמית שלה היא = 320º K . נניח גם כאן כי ההפסד הוא T AP = 36º K לכן ונקבל בהדקי המקלט טמפרטורת la = 0.8 . בהנחה שהמקלט עצמו Ta = 323º K אנטנה (שקול לספרת Tr = 116º K מוסיף רעש ), הרי טמפרטורת NF = 1.4 = 1.5 dB רעש . Tsys = 439 º K המערכת בלווין תהיה 0.5 º x 0.5 º ג. אנטנה עם אלומה זוויתית של מכוונת בדיוק אל השמש. מהי טמפרטורת האנטנה ? היות והרוחב הזוויתי של השמש הרי האנטנה "רואה" 0.5 º x 0.5 º הוא בערך באלומה הראשית שלה את השמש ולכן טמפרטורת האנטנה קרובה לטמפרטורת . 6000º K השמש, שהיא בערך . מבט מערכתי על טמפטורת 4 האנטנה מובן כי ההשפעה העיקרית של השמים באה לידי ביטוי בתקשורת לווינים או בתקשורת המופנית לחלל. נעיין במשוואת התקשורת Friis הקלאסית על שם )9 ( כאשר Gt שבח האנטנה המשדרת Gr שבח האנטנה הקולטת λ אורך הגל R המרחק בין המקלט והמשדר מתקבל על ידי: G נזכיר כי שבח אנטנה ) 10( כאשר Aeff השטח האפקטיבי של האנטנה נצילות האנטנה (בצלחות היא בדרך כלל ) ɳ = 0.6 בתקשורת לווינים מקובל לנסח את המשוואה בצורה שונה במקצת. הגורם C / N המרכזי שאותו מעוניינים להשיג הוא ) שמשמעותו דומה Carrier to Noise Ratio ( . הרעש S / N במידה רבה ליחס אות לרעש ) לעיל. 8( התרמי במקלט נתון במשוואה C / N בתקשורת לווינים נרצה לבודד את כלומר לקבל את היחס בין הספק הקליטה לבין הרעש התרמי. יחס זה קשור ישירות לרמת השגיאות הצפויה בערוץ. נרשום אפוא את משוואת הערוץ באופן הבא. Pr הספק נקלט Pt הספק משודר

) 11(

כאשר Pt Gt = EIRP = Effective Isotropic Radiated Power הפסד התפשטות גיאומטרי λ ²/)4 π (² R ² הפסד אטמוספרי L שבח אנטנת הקליטה חלקי הטמפרטורה Gr / T אנו רואים אפוא חלוקה קומפקטית של משוואת הערוץ לשלושה מרכיבים: מרכיב השידור EIRP = Pt Gt הפסדי המעבר בתווך λ ²/)4 πR (² L מרכיב הקליטה )Gr / T ( / kBF בנקודה זו נעבור לסקלה לוגריתמית של דציבלים, המוגדרת לפי ) 12( אנו רואים אפוא כי בערוץ תקשורת המכוון Gr / T לשמים, נוכח פרמטר קריטי של המבטא את רגישות הקליטה וקושר את שבח האנטנה הקולטת עם טמפרטורת האנטנה הקולטת. . מבט אל השמש 5 נציין שלושה נתונים אסטרונומיים ידועים: R = 1.5 x 10 11 m מרחק השמש מכדור הארץ M = 6 x 10 24 kg מסת כדור הארץ G = 6.6 x 10 -11 m 3/ kg sec 2 קבוע הכבידה העולמי בהביטנו אל השמש אנחנו מבחינים שניתן לכסות אותה בעזרת קצה האגודל שלנו כאשר היד מושטת למלוא אורכה. מכאן ניתן להעריך את רדיוס השמש כדלקמן: . מרחק האגודל cm 1 קוטר קצה האגודל לכן זוית הפתיחה היא בערך m 1 מן העין α = 1/100 rd = 0.5° נחשב את קוטר השמש: קוטר השמש חלקי , כלומר α המרחק אל השמש שווה לזווית D = αR =1.5 x מכאן הקוטר D / R = 1/100 . נמצא גם כי r = 0.7 x 10 9 m והרדיוס 10 9 m V = )4/3( πr 3 = 1.4 x 10 27 m 3 נפח השמש את מסת השמש נמצא משיווי המשקל בין כוח הכבידה והכוח הצנטרופטלי של הארץ ɷ ² R = GM / R ² או mɷ ² R = GMm / R ² המהירות הזוויתית של כדור הארץ , כאשר מחזור הסיבוב הוא ɷ =2 πf = 2 π / T המאפשרת לעבור מכפל וחילוק לחיבור וחיסור ) 13(

ספקטרום הפליטה של גוף :4 איור

« שחור בתלות בטמפרטורה שלו .]5[ קרדיט:

מבט טלסקופי על פני השמש :5 איור

«

Nasa.gov קרדיט:

T = 365 x 24 x 3600 sec =3.2 x 10 7 sec שנה M = ɷ ² R 3 / G =2 x 10 30 kg ולכן צפיפות השמש המתקבלת ρ = M / V = 2 x 10 30 / 1.4 x 10 27 = 1.4 x 10 3 kg / m 3 = 1.4 g / cm 3 שטף הקרינה המכסימלי של השמש, מן השמש (המרחק של כדור R במרחק כלומר דרך W / m 2 1400 הארץ) הוא ישטפו R משטח כדורי דמיוני ברדיוס וזהו סך ההספק 1400 x )4 πR ²( =4 x 10 26 W היוצא מן השמש. קובע את הקשר Stefan Bolzmann חוק שבין טמפרטורה של גוף שחור לבין שטף כאשר J = σT 4 W / m 2 הקרינה שהוא פולט קבוע סטפן בולצמן הוא מהי אפוא הטמפרטורה σ =5.6 x 10 -8 W / m 2 K 4 הממוצעת על פני השמש? השטף היוצא מפני השמש הוא סך הספק מחולק בשטח השמש

59 l New-Tech Magazine