|
Антишумовая приемная антенна
диапазонов средних, длинных и коротких волн
Сергей Комаров,
UA3ALW.
Последние несколько лет на средневолновом диапазоне появилось много интересных радиовещательных станций. Включив старый ламповый радиоприемник, я с восхищением обнаружил, что радует ухо не только его мягкий бархатный глубокий и доверительный голос, но и содержание "средневолновых" радиопрограмм достойно того, чтобы их слушать!
Однако, ввиду того, что в любом городе очень много искровых и иных индустриальных помех, то на электрическую антенну (длинный кусок провода) принимается много шума, щелчков, тресков...
Учитывая, что:
все промышленные и индустриальные помехи носят, как правило, электрический, а не магнитный характер;
наш радиоприемник находятся в ближней зоне формирования электромагнитного поля помехи (ну, тех, которые не затухли от расстояния до источника). - это потому, что ближняя зона формирования поля это 3 - 5 длин волн. И для самой короткой длины волны вещательного СВ диапазона - 200 метров, ближняя зона простирается на расстояние от источника помехи до 600 - 1000 метров. Как правило, геометрически более удаленные искровые помехи затухают сами по себе и почти не слышны;
в ближней зоне формирования электромагнитной волны преобладает тот вид поля, которым она возбуждалась! В данном случае - электрическое.
То, используя антенну, которая принимает магнитную составляющую электромагнитного поля, мы "очистимся" от электрических помех раз, так, в сто!!! Поэтому для приема в городе на СВ и ДВ целесообразно использовать исключительно магнитные антенны. Либо ферритовые, либо рамочные.
Далее.
Даже на самой короткой длине волны средневолнового вещательного диапазона (около 200 м) поднять антенну над землей, чтобы она работала по классической теории, как в свободном пространстве, не представляется возможным. Ну, мало у нас радиослушателей, которые, живут в небоскребах.
Поэтому наша антенна будет располагаться над землей, как правило, на расстоянии заметно меньшем длины волны. А в близости от земли, ввиду ее неидеальной проводимости при распространении СВ-ДВ радиоволн вертикальной поляризации (которые как раз и используются для радиовещания), возникает продольная составляющая тока в земле. В результате этого результирующий вектор Пойнтинга, - направление распространения энергии электромагнитной волны, - чем ближе к земле, тем сильнее заворачивает вниз (в землю). Это явление приводит к зависимости распространения радиоволн СВ-ДВ диапазонов от проводимости почвы. Впрочем, именно благодаря этому явлению длинные волны огибают землю!
Внесение землей больших затуханий при распространении радиоволн, требует применения на этих диапазонах на порядок-два более мощных радиовещательных передатчиков, чем на УКВ и даже на КВ. Именно этим объясняется низкая рентабельность вещания на ДВ, что делает длинные волны малопривлекательными даже для затратного государственного радиовещания. Всего лишь из-за того, что все радиоприемники находятся в приграничном с землей слое по сравнению с длиной волны. Но это же явление можно использовать с большой выгодой для приёма!
Ведь, в приграничном с землей слое, благодаря повороту вектора Пойнтинга вниз, к земле, энергия электромагнитных волн буквально падает с небес!!! Это справедливо только для диапазонов длинных и средних волн. На коротких волнах такой эффект выражен слабо. А на УКВ, стоит поднять антенну лишь на пяток метров и уже можно считать, что она практически работает в свободном пространстве.
Очень простой и весьма эффективной приемной антенной для диапазонов ДВ-СВ является рамка с периметром, равным длине волны на самой высокой частоте принимаемого диапазона. Направление излучения (приема) такой антенны перпендикулярно плоскости рамки. Так вот если такую рамку "уложить" горизонтально на малой высоте от земли или даже прямо на землю, то получается великолепная приемная антенна для длинных и средних волн, улавливающая энергию, "падающую с небес". И она будет преимущественно принимать вертикально поляризованные радиоволны! Как раз именно такие, что используются для радиовещания.
Стало быть, если мы расположим средневолновую рамочную антенну горизонтально и близко к земле (а у нее направление максимального приема перпендикулярно плоскости рамки), то будем великолепно принимать все СВ-ДВ радиовещательные станции. А помехи, направление на которые как раз будет вдоль земли, приниматься нами будут с ослаблением еще децибел так на 20! Поскольку на эти направления рамка имеет минимум своей диаграммы направленности.
Вот такие чудеса творит низкорасположенная горизонтальная рамка.
Теперь о ее размерах. Идеально - периметр рамки должен быть равен длине волны на каждой принимаемой частоте, а охватываемая площадь - максимальна, то есть по форме - окружность.
Но на практике удобнее использовать квадратную рамку со стороной квадрата в четверть длины волны на самой высокой частоте принимаемого диапазона. Тогда на более низких частотах рамка будет представлять собой виток провода - чисто магнитную антенну. Но ввиду того, что резонансные свойства низкорасположенной рамки из-за влияния потерь в земле довольно слабо выражены (рамка как бы зашунтирована проводимостью земли), то антенна, рассчитанная на самую высокую частоту диапазона СВ, будет прекрасно принимать и все средние и длинные волны! То есть, идеально это повесить во дворе, ну, например, на высоте третьего или даже второго этажа провод, образующий более-менее квадрат размером 50 на 50 метров или даже треугольник со стороной 66,7 метра. Главное, чтобы рамка не охватывала внутри себя места с источниками индустриальных помех. Если у Вас во дворе расположен скверик и детские площадки, прием будет великолепным!!! И такую антенну не надо поднимать выше крыш - это приведет лишь к ухудшению приема и к увеличению уровня помех! Ее надо поднять над землей лишь настолько, чтобы исключить возможность её обрыва . А если у Вас двор - "колодец", то он дополнительно ослабит промышленные излучения извне, без малейшего вреда для радиоволн, "спускающихся" сверху!
В городе антенну лучше выполнить из трехмиллиметрового сталемедного биметаллического провода и жестко растянуть капроновым шнуром, толщиной не менее 6-и мм. Впрочем, для полотна антенны подойдет и провод БПВЛ-1,5 или любой другой, сечением 1,5 - 5 кв. мм. Если же эта антенна будет устроена на Вашей даче, то проложите изолированный провод (для дачи лучше БПВЛ) по забору на огороде (если он у Вас деревянный) на высоте 0,7 - 1,5 метра от земли. К тому же, из-за близости земли (по отношению к длине волны) и вносимых в электромагнитное поле рамки потерь, ее добротность весьма низка, а, соответственно, полоса пропускания очень широка. Это означает, что на нашу рамку можно принимать все длинные, средние, да и короткие волны тоже, и нет необходимости точно выдерживать ее размеры. Смотрите, каких размеров Ваш дачный огород, такую рамку и делайте. Принимать будет. И очень хорошо! Ну, разумеется, лучше, конечно, ее сделать полноразмерной с периметром 200 метров и с максимальной охватываемой площадью, если позволяют размеры и форма Вашего участка.
Слушая передачи на средних волнах на такую антенну на даче, даже создается впечатление, что перенесся во времени в эфир начала 30-х годов прошлого века. Настолько он чист и в нем отчетливо слышны дальние станции!
Длиннее, чем 200 метров для приема средних волн рамку делать не следует. В этом случае меняется физика работы антенны и ухудшаются ее антишумовые свойства. Рамка с большим периметром имеет смысл для диапазона ДВ. В этом случае оптимальный периметр составит для верхней частоты 400 КГц - 750 метров. Однако, я плохо могу себе представить, где такую рамку можно повесить. Ну, разве, что уложить по периметру Вашего садоводческого товарищества. Причем, в данном случае, не важно, пустите ли Вы провод по забору, положите его на землю, или даже слегка прикопаете.
А вот если антенну сделать меньших размеров, то она все равно будет хорошо принимать. Правда при этом сильно снижается ее эффективность на ДВ. Я экспериментировал на средних волнах с комнатной горизонтальной рамкой даже размерами 3 х 3 метра. Все местные радиостанции прекрасно принимаются. Правда, дальние радиовещательные станции уже не слышны.
Конструкция и устройство антенны ясно из рисунков. И поскольку эта антенна является внешней, и подвержена не только наводкам статического электричества, но и индукционным токам, наводимым в нее грозовыми разрядами, то подключение заземления обязательно. В городских условиях в качестве неплохого заземления может использоваться соединение с трубами холодной воды водопровода или подключение к контуру заземления здания. Использовать для этой цели лишь одно "зануление", то есть, соединение с нулевым проводом электрической сети бытовой электропроводки, категорически запрещено.
Для того, чтобы хорошо принимать короткие волны "нижних" диапазонов 49, 41, 31 и 25 метров, периметр рамки надо выбрать 25 метров. В этом случае, "коротковолновая" рамка будет весьма скромных размеров 6,25 на 6,25 метров. И размещать коротковолновую рамку для обеспечения ею антишумовых свойств нужно не выше, чем 0,6 метра над землей.
Такую маленькую рамку удобно разместить непосредственно в комнате, если, конечно, дом у Вам кирпичный, а не железобетонный. Или на даче положить провод рамки непосредственно по периметру Вашего дома, внутри по полу, прибив к плинтусу или снаружи, чуть выше фундамента. Можно на роликовых изоляторах, а если дом у Вас деревянный, то просто обмотав его одним витком. В городе, все же лучше и коротковолновую антенну также вынести за пределы здания, как минимум, метров на 10.
Использование внешней антишумовой антенны для приема радиовещания в городах, увы, не радиолюбительская прихоть. В последнее время зачастую наблюдается бездумное отношение к использованию радиочастотного спектра со стороны компаний, предлагающих различные "экономичные" цифровые системы передачи информации. В частности, известна система предоставления доступа в Интернет или организации "домашних" и офисных локальных компьютерных сетей, использующая в качестве линий распространения сигнала провода электрической сети. Так называемый "Интернет через электрическую розетку". Эта технология известна еще и под названием PLC (Power Line Communication). И если в Вашем доме заведется хотя бы один пользователь такой системы, Вы больше не сможете слушать на средних и коротких волнах ни одной радиовещательной станции без внешней антишумовой антенны. А уж с дальним приемом или с радиолюбительской связью на КВ придется и вовсе распрощаться.
Разработчики этой системы нарушили один из основополагающих принципов радиотехники - не давать никаких помех в электросеть и всячески фильтровать любые побочные излучения, которые могут в нее просочиться из разработанного Вами радиоустройства. А, уж, сознательно подавать в электросеть импульсные сигналы, создающие широкополосную помеху радиоприему на коротких, средних и длинных волнах - это откровенное вредительство!
И уж если Россвязьнадзор и органы Прокуратуры не запретят использование в электрических сетях каких-либо активных источников сигналов, кроме обычных потребителей энергии, наверное, придется радиолюбителям также разработать активные устройства, локально блокирующие работу систем PLC, однако при этом не создающих широкополосных эфирных помех. Полагаю, забить четыре синхронизирующих частоты OFDM сигнала (PLC), используя те же самые методы формирования не сложно. И в радиолюбительской среде переделанные устройства PLC, не формирующие помеху по всему радиочастотному спектру, а лишь локально, в пределах здания, срывающие синхронизацию по четырем синхрочастотам, обретут широкое распространение. Как учит радиотехника, помеха должна быть блокирована в месте ее возникновения!
Ну, а пока государственные регулирующие органы будут решать административные и правовые вопросы, описанная в этой статье антенна позволит вполне успешно принимать радиовещательные станции. Жаль, только, что к каждому радиоприемнику такие антенны не приделаешь.
Подробнее об этой напасти можно прочитать здесь.
|
