Особенности антенн в условиях индустриальных помех.
Обзорная статья.

Все радиолюбители и наблюдатели знают, что такое индустриальные помехи. Особенно это явление проявляется в городе. Индустриальные помехи (ИП) говорят сами за себя, которые произошли от слова индустрия. Сразу напрашивается вывод, - там, где больше индустрии, там больше помех.
Многочисленные источники индустриальных помех можно разделить на две большие группы: устройства генерирующие сигналы высокой частоты и устройства, генерирующие импульсные помехи. К первой группе можно отнести TV передатчики, базовые станции сотовой связи, генераторы промышленного назначения, медицинских учреждений, гетеродины ТВ и прочих бытовых приёмников и пр… Часть из них несёт слабо выраженный и периодический характер, они излучаются на основной частоте или её гармониках.
Мощные помехи создаются второй группой ИП: цифровые виды связи посредством сетевого провода, различными электрическими механизмами, в которых рабочие токи и напряжения испытывают резкие броски, особенно когда при этом образуются искры. Простейшим примером последнего, можно назвать электросварку и щёточные электродвигатели. Помехи от этой группы источников в полосе частот ниже 20 МГц представляет собой апериодические серии импульсов произвольной формы.
Неисправные системы автомобилей с двигателями внутреннего сгорания могут создавать спектр излучения вплоть до 1 ГГц, а спектр помех по системе зажигания автомобилей находится в полосе частот 25-170 МГц.
Особую угрозу приёма радиосигналов в КВ диапазоне создают трансформаторные подстанции (ТП) электропитания и высоковольтные линии электрических передач (ЛЭП). Наиболее типичным источником помех, являются изоляторы и разъединители. В ЛЭП существуют другие причины возникновения помех. Это коронарные разряды. Интенсивность их увеличивается с увеличением статуса ЛЭП.
С удалением от земли, уровень ИП быстро падает, так, что на высоте 35-50 м. уровень их уменьшается в значительной степени, в городских массивах этот номинал значительно выше (75-100м) ввиду присутствия высотных зданий. Некоторое представление о ИП могут дать кривые графика изображённого на рис.1.

Из этого графика видно, что ИП, даже в сельской местности на частоте в 10 МГц помехи могут иметь уровень в 5-10 мкВ/м, что может составить в 6-7 баллов по шкале S-метра приёмника. В городской местности эти помехи составляют порядка 8 - 9 баллов.
Самым распространенным способом борьбы с индустриальными помехами является использование магнитных антенн. Это обусловлено тем, что все промышленные и индустриальные помехи носят, как правило, электрический, а не магнитный характер. Особенно подробно об этом написано в http://www.radiostation.ru/drm/plc2.html

Используя антенну, которая принимает магнитную составляющую электромагнитного поля, мы ослабляем электрическую составляющую помех примерно на 30-35 дБ!!! Поэтому для приема в городе на КВ, СВ и ДВ целесообразно использовать исключительно магнитные антенны, конструктивно они выглядят как ферритовые или рамочные. Такие антенны, как правило, надо располагать как можно ниже над поверхностью земли, т.е. на расстоянии заметно меньше длины волны.
Как правило, для увеличения своего радиуса покрытия, любительские и вещательные станции используют вертикальную поляризацию. Ввиду того, что проводимость почвы неидеальна, в земле возникает продольная составляющая тока. В результате этого результирующий вектор Пойнтинга, - направление распространения энергии электромагнитной волны, - чем ближе к земле, тем сильнее заворачивает вниз в землю. Благодаря этому явлению длинные волны огибают землю!
Если рамку уложить горизонтально на малой высоте от земли, то получается великолепная приемная антенна для длинных и средних волн, которая относится к антеннам зенитного излучения. И она будет преимущественно принимать вертикально поляризованные радиоволны! Как раз именно такие поляризации используются для радиовещания. Помехи, которые распространяются вдоль земли, приниматься нами будут с ослаблением в 15- 20 дБ! Это обусловлено направленностью низко расположенной над землей рамки, которая имеет минимум диаграммы направленности вдоль земли.
Для того, что бы хорошо принимать длинные и средние волны периметр рамки надо выбрать 200 метров. И размещать рамку для обеспечения ею антишумовых свойств нужно не выше, чем 7-10 метров над землей. Для любительского диапазона 136 кГц и достижения резонанса, целесообразно в полотно рамки ввести удлиняющие катушки, симметрично расположенные в месте питания рамки.
Для приема радиовещательных станций на коротких волнах диапазонов 49, 41, 31 и 25 метров, периметр рамки надо выбрать будет весьма скромных размеров, всего 25м. и не выше, чем 0,6м. над землей. Напомню, что все выше перечисленные рекомендации рассчитаны только для осуществления радиоприема, и это тот редкий случай, когда антенна выполняет роль только приемной антенны.
Другим из способов борьбы с помехами такого рода, является использование антенн открытого типа, это ЕН- антенна, CCD - антенна и антенна Бевереджа.

ЕН - антенна, с которой можно познакомиться здесь:
http://ehant.qrz.ru/links.htm
http://ehant.qrz.ru/exp_eh.htm
В ЕН - антенне магнитное и электрическое поля, начиная с ближней зоны, синфазно воздействуют на среду, на эфир, возбуждая тем самым мощное электромагнитное поле (ЭМП), а если быть более точным то, эти поля создают сформированную электромагнитную волну непосредственно в теле антенны. Вместе с тем, пространственно магнитное и электрическое поля по прежнему геометрически расположены под углом в 90 градусов, но в эфире они синфазны, т.е, находятся в фазе, а это в корне меняет способность антенны к приобретению новых свойств. В результате, очень маленькая антенна благодаря синфазному излучению полей Е и Н, по мощности излучения становится в один ряд с полноразмерным диполем Герца. Такое распределение уровней и фаз токов смещения в пространстве вокруг антенны в режиме приема ослабляет восприимчивость к индустриальным помехам шумового характера. Синфазность полей положительно сказывается на уменьшении шумов и эффективности миниатюрной антенны, о чем постоянно утверждают знатоки ЕН - антенн и подтверждается практикой. У этой антенны отсутствует краевой эффект, что позволяет размещать ее достаточно близко к земле.

ССD - антенна, с которой можно познакомиться здесь:>
http://www.cqham.ru/ant_ccd.htm
http://www.presenceknown.com/ccd/docs/CCD_Improved.pdf
CCD - антенна, тоже применяются радиолюбителями как антишумовая, публикации ее на Российских сайтах очень скромны, хотя ее разработки имеют историю примерно в 60 -70 лет и активно используются зарубежными радиолюбителями. У радиолюбителей России эти антенны популярностью не пользуются ввиду больших трудозатрат и отсутствии подробной информации.
CCD-вибратор дает равномерное распределение тока и напряжения по полотну антенны. Это стало возможным благодаря разделительным конденсаторам. CCD - антенна представляет из себя распределенные индуктивности в виде длинного провода и емкости в виде конденсаторов. У этой антенны, как и у ЕН - антенны имеется не маловажное достоинство, - низкая восприимчивость к индустриальным помехам. Распределение тока и напряжения в некоторых участках CCD - антенны, схожи с распределением тока и напряжения в полотне ЕН - антенны, что позволяет предполагать, что волна зарождается в полотне CCD -антенны точно так же, как в ЕН - антенне. В ССD - антенне отсутствует стоячая волна напряжения, что означает отсутствие краевого эффекта и естественно полноценную эффективность при очень низком расположении над землей.
В заключении хочется отметить, что использование магнитных антенн, без использования пространственной селекции, может ослабить шумы города примерно на 15-20 дБ, с использованием селекции, - до 30-35дБ. При этом они могут иметь малую эффективность в режиме передачи, где КПД рамочной антенны может составлять от 1 до 30%. При использовании антенн типа ЕН и CCD, ослабление шумов составляет 8-12дБ при эффективности антенн соизмеримых с диполем Герца.
Что касается антенны Бевереджа, то они применяются в основном на открытой поверхности, имеют большие размеры и практически не используются в условиях города.

73! Piratradio "VECTOR" Ор. Max.