Помехи на приём

Одна из главных проблем на ДВ - очень высокий уровень помех на приём.

Обычно выделяют помехи двух типов: АКТИВНЫЕ и ПАССИВНЫЕ.
По характеру напряжений помехи разделяют на ГЛАДКИЕ и ИМПУЛЬСНЫЕ.
ГЛАДКИЕ помехи создают на выходе RX колебательные напряжения, максимальная амплитуда которых не превышает некоторую среднюю амплитуду более чем в 2-4 раза.
Можно также разделить помехи на ВНУТРЕННИЕ и ВНЕШНИЕ.

Для приёма на ДВ основную проблему создают АКТИВНЫЕ ВНЕШНИЕ помехи, имеющие ИМПУЛЬСНЫЙ характер.
Можно выделить 3 основных источника таких помех:

Следует отметить, что импульсные помехи, воздействуя на антенну и входные цепи RX, создают в его контурах затухающие колебания различной интенсивности. Когда импульсы следуют редко, после затухания возбужденных ими в контурах RX колебаний, приёмник продолжает успешно принимать полезный сигнал на частоте настройки. Когда импульсы различной длительности и амплитуды воздействуют на RX часто, некоторые колебания в контурах не успевают затухать до прихода следующей "порции" помех, и на детектор RX в этом случае действует сумма многих переменных напряжений, в которой можно усреднить амплитуды входящих сигналов. Поэтому такие импульсные помехи могут напоминать гладкие помехи.
Все виды помех действуют одновременно и на детекторе RX кроме полезного сигнала присутствует большое количество мешающих напряжений с различными уровнями и близкими к резонансной частотами. Не знаю насколько это будет корректно с научной точки зрения, но можно говорить отдельно о некотором СУММАРНОМ ПОЛЕ ПОМЕХ В ЗОНЕ RX АНТЕННЫ, СУММАРНОМ НАПРЯЖЕНИИ ПОМЕХ НА ВХОДЕ ДЕТЕКТОРА RX и о ПОЛУЧЕННОМ УРОВНЕ ПОМЕХ НА УНЧ ВЫХОДЕ. На этих участках "пути" сигнала и помех можно говорить об соотношении уровней полезного СИГНАЛА и ненужных ПОМЕХ или ШУМА (далее С/Ш).
Полагаю, что последнее замечание существенно для понимания методов "борьбы" с помехами на ДВ и получения на выходе RX минимального их количества... Это в основном рассмотрено в разделе АНТЕННЫ RX и ПРИЁМНИКИ

Атмосферные QRN возникают в результате движения электрических зарядов в атмосфере. Основные помехи создаются грозами. Также это возможно при стекании зарядов при электризации проводов и других проводящих предметов ("статика") во время сильных ветров и накануне гроз. В среднем на земном шаре наблюдается около 100 молний в секунду, каждая из которых - серия мощнейших искровых разрядов (десятки килоАмпер !), создающих мощное поле, распосраняющееся на расстояния до десятков тыс. км от места разряда. Длительность отдельных разрядов молний достигает нескольких миллисекунд. Месторасположение и интенсивность основной грозовой активности на земном шаре в данный момент можно оценить на http://129.13.102.67/wz/pics/weltlight.html

Grozy

Обновление картинки 1 раз в час. Конкретная (фрагмент) - от 17 мая 2003 0415UTC. Кстати, в ПУЭ (Правила устройства электроустановок - 6-е издание - 2001) в конце можно найти карту среднегодовой продолжительности гроз (по ex СССР).

Уровни атмосферных помех от частоты показаны на нижеприведенном графике:

Atmospheric noise

Данные зависимости приведены во многих источниках и получены с помощью измерительного приёмника с шириной полосы пропускания в 1 kHz. Данные получены для средней полосы европейской части России. Чёрным цветом показаны уровни ночью, синим - днём, красным - местная гроза, зеленым - минимально возможный уровень. Проблема только в том, что я не нашёл первоисточника где можно было бы уточнить - для какого времени года эти зависимости.
Ночной подъём уровня помех можно объяснить улучшением дальнего прохождения. К тому же уровень помех существенно выше летом (для северного полушария) - в северном полушарии основная грозовая активность наблюдается именно летом. Поэтому радиолюбительская активность на 136 (для дальних QSO) в этот период как правило наоборот затихает.
Наиболее интенсивная грозовая активность наблюдается в экваториальных и тропических областях практически круглый год. Соответственно и большинство такого рода помех идет к нам с южных (от В до З через Ю) направлений.
Некоторые авторы утверждают, что уровень атмосферных помех выше в центральных частях континентов, чем вблизи моря. Также есть утверждения, что "при значительной высоте над землей уровень помех выше". Не могу ни подвердить ни опровергнуть это - во время нашей экспедиции в UA9O (центр континента) уровень помех был того же порядка как за неделю до этого вблизи моря (Таганрог) на одинаковые антенны и RX.

"Борьба" с такими помехами в основном возможна на антенной "стороне" - необходимо максимально ограничить сектор прихода помех и оставить только необходимый для приёма полезного сигнала (диаграмма RX антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях - см. раздел АНТЕННЫ RX). Можно также попробовать узкополосными (высокодобротными) фильтрами на входе RX "опустить" высокоуровневые импульсные "выбросы" до уровня гладких помех (см. раздел ПРИЁМНИКИ и ФИЛЬТРЫ в нём). Но наиболее радикальный метод - работа в благоприятные осенне-зимне-весенние периоды ;-)

Я специально не включил в эту группу помех ПОМЕХИ от других РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ, поскольку последние несколько по другому влияют на RX и распостраняются.
К ИНДУСТРИАЛЬНЫМ относятся помехи, возникающие при работе машин и механизмов, когда рабочие токи или напряжения в них испытывают резкие броски, прерываются, особенно когда при этом образуются искры. Это могут быть электрогенераторы, электродвигатели (особенно щёточные), системы электрозажигания двигателей, мощные выпрямители (ртутные, например), всякого рода коммутаторы, электроплавильные печи и нагреватели, газоразрядные осветители, сварочные аппараты, "корона" на высоковольных проводах и изоляторах ЛЭП, плохие контакты в силовых линиях...
Такого рода помехи достаточно быстро затухают от расстояния. Но поскольку многие из таких "генераторов помех" присоеденены к электросети проводами, помехи с "успехом" начинают распостраняться по этим своеобразным линиям и антеннам как и обычные радиоволны.
Такие помехи создают сплошной фон наиболее сильный днём, в период наибольшей человеческой активности. В отдельных случаях индустриальные помехи действуют на расстояния в десятки метров, а в других на многие сотни метров. С удалением от зданий и линий электропередачи напряженность таких помех быстро падает.
Некоторое представление об уровнях индустриальных помех дает нижеприведенный график, полученный также с помощью RX с полосой в 1 kHz на ненаправленную антенну.

Industrial noise

Красная линия - средний уровень помех в крупном городе, зеленая - в сельской местности, синяя - уровень внутренних шумов профессиональных RX, чёрная - средний уровень помех космического происхождения.

Существует прямая зависимость мощности индустриальных помех и частоты от расстояния между антенной и центром населенного пункта. Некоторые авторы приводят сведения, что помехи большого города ощутимы на расстояния до 40км и более. Поэтому наиболее радикальный метод борьбы с индустриальными помехами - выехать в "тихую" сельскую местность и располагаться подальше от высоковольтных ЛЭП (линий электропередачи). В городе можно попробовать применять "малошумящие" антенны и различные подавители шумов (Noise canceler) см. ПРИЁМНИКИ

В программах для приёма QRSS (ARGO например) часто можно увидеть линии-помехи типа (), которые могут периодически пропадать или заметно снижаться по уровню. Это гармоники из 50Гц электросети.

Вообще-то ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ помехи можно еще подразделить на ЛОКАЛЬНЫЕ (Домашние) и ВНЕШНИЕ (описанные выше). Из ЛОКАЛЬНЫХ я бы выделил специфические помехи, но весьма неприятные для обработки слабых сигналов на компьютере - сам компьютер! Вернее его импульсные блоки питания. Как правило "лечится" выяснением установлены ли предусмотренные фильтры на плате и самостоятельной их запайкой при отсутствии. В дешёвых БП, как правило вместо элементов фильтров стоят проволочные перемычки. Типичная схема сетевого фильтра компьютерного БП : PC's Power

Но гарантировать "пропадание" всех помех после таких переделок я бы не стал ;-) Дело в том, что есть еще и монитор со свои БП + как отмечают некоторые HAMs, у аля-"фирменных" дросселей могут быть заметные на ВЧ проходные ёмкости. Есть еще заземление аквадага трубки. Заземление аквадага трубки делается на "земляной" (средний) вывод вилки. Если у вас обыкновенная 2-х проводная сеть (без "земли"), то "земли" в таких устройствах будут просто "висеть в воздухе". Обобщенный совет: желательно "заглянуть" и в монитор, а также сделать заземление. Фильтры и заземления, подобные компьютерным, стоят и в телевизизорах. Если не принять мер по организации полноценного заземления, то расчитывать на успешную борьбу с такого рода помехами не приходится. Как сделать "правильное" заземление описано в конце странички.

Неприятные помехи могут излучать электрические ионизаторы и очистители воздуха, некоторые типы светильников "дневного" света. Главное для начала - выяснить источник таких помех, последовательно отключая "подозрительные".

  • ОТ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Хотя на все радиопередающие устройства есть регламентация их внеполосных излучений, это не является достаточной гарантией для наших приёмников. Вне отведенной полосы р/станции должны излучать не более 1% своей мощности (по 0,5% выше и ниже боковых полос). По ряду технических причин эти требования зачастую могут не выполняться, при перемодуляции например. Интермодуляционные излучения возникают в передатчике при работе разных TX на одну антенну или при наличии паразитных связей между разными TX. И такое может возникать весьма часто - ведь мощные станции как правило "вещают" с одного QTH и на достаточно близко расположенные антенны. К тому же их обслуживают люди, да и техника имеет свойство иногда ломаться "без причин". Некоторые радионавигационные системы (ex Лоран, РСДН) "по умолчанию" имеют очень широкий спектр(из-за многоимпульсного характера излучаемых пакетов, ведь это импульсно-фазовые системы), да еще и огромные мощности (до 2 МГВт).
Вот некоторые заявляемые ТТД Лоранов :
Работа по поверхностной волне, дальность днем 2200-2600, ночью 1800-1900 км.
СКО определения местоположения 460 м. Метод определения местоположения разностно-дальномерный.
Обслуживаемые прибрежные районы: EU, AS, NA.
Район состоит из сети станций - 1 ведущая и около 3(4) ведомых. База опорных станций 900-1300 км.
Ведомые станции запускаются сигналом ведущей.
Период повторения сигнала группы станций 60, 80 либо 100 мс. Несущая частота 100 кГц.
Сигнал: пачка когерентных импульсов, бинарная фазовая манипуляция 0-180, код Голея, в пачке 9, 7, или 8 импульсов.
Период следования импульсов 1 мс. Ширина спектра 20 кГц.
Относительная нестабильность несущей 5x10e-13. Мощность 165-1800 кВт.
Антенны 190-412 м зонтичного типа, оттяжки 213м, противовесы 300 м.

В "нашу" полосу могут попадать и "комбинации" взаимодействия нескольких мощных, но относительно недалеко расположенных передатчиков - например СВ и ДВ станции, или ДВ и ДВ. 198 кГц(вещательная) - 60 кГц(специализированная) = 138 кГц, например. Это могут быть также близкорасположенные приводные маяки аэропортов. Когда мощная (до 1МГВт и более) станция расположена недалеко (до нескольких сотен км), то наблюдается так называемый "горьковско-люксембургский" эффект.

Есть еще 2 типа весьма специфических "вещателей" - 2-я и 3-я программы проводного вещания и ВЧ связь по ЛЭП у энергетиков. Частота 2-ой программы 78кГц, а 3-й - 120кГц. Если в вашем городе такое вещание есть и линия проходит недалеко или вообще заведена в дом, то вы можете "бесплатно" послушать их в АМ вблизи этих частот. Мощности там весьма приличные могут быть - до 5кВт. Неприятности могут доставлять промежуточные усилители (в несколько сот Ватт "разбросанные" по всему городу и обслуживаемые когда где-то "пропало радио"), "паршивые" контакты в линиях и произвольные замыкания... Единственное "полезное" свойство - они "молчат" с 00 до 6 часов утра.

В ВЧ связи по ЛЭП используют частоты от 36кГц до 620кГц, а сейчас и вплоть до 1МГц. Мощности относительно небольшие (20-100Вт), но это в полосе 48кГц! По 12-ти ( но есть и 3-х) дуплексным каналам полосой 4кГц передают телефоны или телеавтоматику в SSB или спец.ЧМ. Есть полосы частот, прямо попадающие в нашу - 92-143кГц. Если у вас случайно рядом такое проходит, то остаётся надеяться, что в ближайшие годы этот вид связи "отомрёт" - энергетики постепенно переходят на "волокно" и полноценные виды связи. Но запрещение в 2003 году FCC в USA 136кГц по причине "Возможных помех со стороны р/любителей таким видам телекоммуникаций через ЛЭП" наталкивает на мысль, что и наши энергетики "забъют" за собой ВЧ по ЛЭП и будут вещать "на новой технической базе". Я вообще полагал до 2003 года, что в USA давно ВЧ по ЛЭП не используется!

Борьба с ПОМЕХАМИ от РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ возможна на антенной части и в RX.

Наилучшим заземлением можно считать то, конструкцию которого вы знаете наверняка или сами его сделали и правильно. Собственно ЗАЗЕМЛЕНИЕ это ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ - проводник(и), находящихся в соприкосновении с землёй и ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРОВОДНИКИ - провода между заземляемым устройством и заземлителем. Полностью и граммотно об этом написано в ПУЭ(Правила устройства электроустановок) в главе1.7 "Заземление и защитные меры безопасности" (около 40 страниц). В качестве заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме нефте-, газо-, бензо- прочих "горючепроводов"), обсадные трубы, оболочки кабелей, проложенных в земле (кроме алюминиевых) - и другие естественные. Искусственные заземлители - те что специально закапывают и используют для этого ;-) Для них нужно использовать стальные конструкции из материалов сечением не менее: пруток неоцинкованный - 10мм, оцинкованный - 6мм; прямоугольные сечением не менее 48 кв.мм; толщина листов не менее 4мм; толщина полок уголка не менее 4мм. Они не должны иметь окраски. Сечение заземляющих проводников должно быть: для медных изолированных проводов - не менее 1,5кв.мм; алюминиевых - 2,5; cтальных - 6. О трубах ничего не сказано, но полагаю, что 4мм стенка должна "удовлетворять". А вот сколько "железа" закапывать и на какую глубину? Здесь ориентируются на сопротивление заземления - отношение напряжения на заземлении к току, стекающему с заземлителя в землю. В любое время года оно должно быть не более 0,5 Ом. Проблема только в том как это измерить в р/любительских условиях ;-)

Повезло тем кто живет в своём доме или на первых этажах - можно сделать своё собственное заземление или "подключиться" к естественным. А вот у остальных могут быть проблемы с помехами на приём и на передачу. Если по электробезопасности имеющиеся заземления могут еще и "пройти", то для помех они могут оказаться хорошей антенной "снизу" RX и TX!

Успехов на ДВ !
© 2003-12 RU6LA