ДАЛЬНОСТЬ РАДИОСВЯЗИ

АНТЕННЫ ДЛЯ СИ-БИ СВЯЗИ

10.2. ДАЛЬНОСТЬ РАДИОСВЯЗИ

Можно указать целый комплекс факторов, влияющих на дальность и надежность связи в Си-Би диапазоне.

В первую очередь дальность связи, как и в телевидении, определяется максимальным расстоянием прямой видимости (рис. 10.1), которое зависит

Рис. 10.1. К вопросу о дальности радиосвязи

от высоты расположения передающей и приемной антенн над поверхностью Земли:

где D - максимальная дальность прямой видимости, км; Н - высота передающей антенны, м; h - высота приемной антенны, м.

В связи с тем, что длина волны в Си-Би диапазоне почти вдвое больше, чем в длинноволновом участке телевизионного диапазона, заметнее

сказываются явления дифракции и тропосферной рефракции, благодаря чему зона радиовидимости простирается несколько дальше:

Так, при установке передающей антенны на крыше 9-этажного дома

(H = 30 м), а приемной антенны - на даче (h = 10 м) дальность связи оказывается равной 35,5 км.

Вторым по важности фактором, определяющим дальность связи, является выбор антенны, которая характеризуется своей эффективностью -шириной главного лепестка диаграммы направленности или коэффициентом усиления, а также тем, насколько этот лепесток прижат к линии горизонта в вертикальной плоскости. Следует отметить, что многообещающие характеристики некоторых антенн не реализуются сами по себе. Владельцу радиостанции следует соблюсти целый ряд требований (именно этот набор "ноу-хау" отличает специалиста от начинающего), специфичных для конкретных типов антенн. К ним относятся надежное заземление, максимальная высота установки автомобильных антенн, выбор материала и длины мачты, согласование и симметрирование антенны и др. Поскольку высота мачты, несущей антенну вашей радиостанции, ограничена реалиями окружающей действительности, выбор антенны зачастую приобретает решающее значение.

Значительное влияние на дальность связи оказывает мощность передатчика. Максимальная разрешенная мощность передатчика в Си-Би диапазоне составляет 10 Вт. Такое ограничение объясняется опасностью взаимных помех между радиостанциями, а также созданием помех телевидению и радиовещанию из-за внеполосных излучений радиопередатчиков. Начинающие Си-Би пользователи иногда думают: если при мощности передатчика 4 Вт они связались на расстоянии 20 км, то при мощности 100 Вт гарантируется связь на расстоянии 100 км. Это -заблуждение! Если в зоне радиовидимости увеличение расстояния в 2 раза приводит к уменьшению уровня сигнала в 4 раза, то за границей этой зоны затухание сигнала возрастает значительно сильнее. Более подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 1.3 настоящей книги.

Трудно переоценить влияние на дальность связи марки кабеля, которым радиостанция соединяется с антенной. Основным фактором здесь является удельное затухание, которое для разных марок кабеля различно. Опытные радиолюбители предпочитают кабель с наименьшим удельным затуханием, что особенно важно при его длине в десятки метров. Аппаратура Си-Би обычно выпускается для работы на кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Для 50-омных кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией удельное затухание на частоте 27 МГц можно оценить с помощью табл. 10.5

Таблица 10.5 Удельвое затухание кабеля на частоте 27 МГц

При покупке кабеля для радиостанции часто не известна его марка, однако, приведенная таблица позволяет оценить его удельное затухание, а волновое сопротивление можно определить, разделив диаметр внутренней изоляции на диаметр центральной жилы так, как рекомендуется в разделе 2. 2.

Наконец, дальность связи зависит от вида используемой модуляции. Обычный модулированный сигнал содержит несущую частоту и две боковые полосы. Несущая частота не несет никакой информации о передаваемом сообщении, которая распределена поровну между двумя боковыми полосами. Поэтому излучаемая передатчиком мощность бесполезно тратится на излучение несущей частоты, а наличие двух боковых полос соответствует избыточности информации. Если в передатчике подавить несущую частоту и одну боковую полосу, в другой можно сосредоточить всю разрешенную мощность. Кроме того, для приема одной боковой полосы частот можно вдвое сузить полосу пропускания приемника, что сопровождается уменьшением уровня его собственных шумов и улучшением чувствительности. При однополосной модуляции (SSB) эффективная излучаемая мощность возрастает на 9 дБ, т. е. в 8 раз. Таким образом, однополосный передатчик мощностью 4 Вт эквивалентен двухполосному с несущей мощностью 32 Вт. Дальность уверенной связи при работе SSB возрастает на 50-75 %.

Кроме упомянутых факторов нельзя недооценивать значение согласования антенны с фидером и фидера с радиостанцией. При идеальном согласовании вся энергия передатчика передается фидером в антенну и вся принятая антенной энергия сигнала передается фидером на вход приемника. Для согласования волновое сопротивление фидера должно быть равно входным сопротивлениям антенны и радиостанции. При рассогласовании часть энергии передатчика отражается от фидера, а та часть, которая поступает в фидер, отражается от антенны. В режиме приема часть энергии сигнала, принятого антенной, отражается от фидера, а та часть, которая поступает в фидер, отражается от радиостанции. В фидере помимо прямой волны возникает отраженная, вместо "бегущей волны" возникает "стоячая волна". Степень рассогласования количественно характеризуется либо коэффициентом стоячей волны КСВ, либо коэффициентом бегущей волны КБВ, произведение которых равно единице. Чем лучше согласование, тем меньше КСВ и больше КБВ. Признаком идеального согласования является равенство КСВ=КБВ=1, хотя при КСВ<1, 5 дополнительные потери оказываются достаточно малы.

Приведенные выше рекомендации и оценки факторов, влияющих на дальность связи относятся к связи поверхностной волной, распространение которой слабо зависит от времени суток, года и состояния солнечной активности. По нашим наблюдениям достаточно уверенная связь поверхностной волной в Си-Би диапазоне даже при благоприятных условиях ограничивается расстоянием в 75 км. Для увеличения дальности следует использовать высокорасположенные узконаправленные антенны, однополосную модуляцию, фидер минимальной длины из кабеля с малым удельным затуханием.

На дальность распространения радиоволн Си-Би диапазона влияет также явление тропосферной рефракции (преломления). Показатель преломления тропосферы обычно убывает с высотой, что приводит к некоторому

искривлению радиолуча. При этом он отклоняется к земле, огибая ее выпуклость, что ведет к увеличению дальности связи. Предельная дальность связи Си-Би станций, соответствующих требованиям стандартов, даже с учетом рефракции, не может превышать 250 км. Поэтому, если Вы принимаете сигнал более удаленной станции, можете быть уверены, что он достиг вашего приемника, отразившись от ионосферы. Этот эффект называют ионосферным отражением, или "дальним прохождением радиоволн", а на сленге радиолюбителей "проходом". Отражение зависит от степени ионизации слоев ионосферы, поэтому сильно меняется с периодами солнечной активности (11-летний цикл), временами года и временем суток. Главное свойство отражения в Си-Би диапазоне - непредсказуемость дальней связи. Летом активность дальнего прохождения выше, чем зимой. По утрам более вероятно услышать дальние станции с восточных направлений, а вечером - с западных, хотя нередки и исключения. В периоды активного солнца дальние станции могут быть слышны в течение целых суток. Дальность связи при этом может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч км, а сигналы дальних станций могут быть очень сильными.

К сожалению, в периоды "прохождения" сильно затрудняются ближние связи поверхностной волной, т. к. сигналы местных станций тонут в грохоте эфира и сигналах от дальних станций. Именно это обстоятельство послужило в пользу Российского стандарта в момент принятия самого первого постановления ГКРЧ, легализовавшего радиосвязь на частотах диапазона 27 МГц. Смещение российских каналов относительно международных позволило на некоторое время защитить россиян от прохождения радиосигналов из насыщенной Си-Би электроникой Западной Европы. За прошедшие годы разногласия между приверженцами стандартов постепенно сокращались за счет активного насыщения аппаратурой территорий бывшего СССР, в том числе Урала, Западной Сибири, Дальнего Востока. Вполне вероятно, что в результате роста популярности Си-Би диапазона пользователи российского стандарта окажутся столь же уязвимы, как их западные коллеги. В июне-июле 1995 г. в ходе эксперимента, в котором состоялось около 10 тысяч радиоконтактов, выяснилось, что использование российского стандарта (по крайней мере в канале 27) предпочтительнее.