Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

0 1080
+2

Не будем писать много слов о том, зачем ретранслятор может понадобиться, а просто глянем на схемы организации радиосвязи, показанные на рис.1 и 2 - и все станет ясно.

Обратим внимание, что мы рассматриваем не ретранслятор-«попугай», который сначала записывает сигнал, а потом передает его на той же частоте. И - не кроссбенд-ретранслятор (скажем, в диапазонах VHF и UHF), где особых проблем с селективностью приемника, находящегося в одном диапазоне, на который поступает сигнал передатчика другого диапазона – в общем-то, нет.

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Рассмотрим более сложный случай: однодиапазонный ретранслятор на однодиапазонных же радиостанциях, где частоты приема и передачи находятся недалеко друг от друга, и поэтому сигнал «забития» приемника со стороны ретранслирующего передатчика, работающего в то же самое время и с соседней антенны на близкой частоте – очень высок (рис.3). Всякие внешние объемные фильтры или дуплексеры - как дорогостоящие и габаритные элементы с индивидуальной и точной настройкой - в рассмотрение не берем.

Разумеется, все радиостанции, которые могут работать с нашим полудуплексным ретранслятором, должны иметь возможность установки разнесенных частот приема и передачи.

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Таких среди популярных портативных моделей немало. На «широкий» UHF-диапазон есть, например, однобендовые модели Kenwood TK-K4AT, TH-F5, TH-F8 ; Roger KP-19; на безлицензионный диапазон LPD – Vector VT-44 Pro и Military.

Кстати, рации, используемые в ретрансляторе, функции разнесения частот «прием-передача» могут и не иметь, но по крайней мере одна из них (которая будет назначена передающей) должна уметь работать по VOX с регулируемым порогом срабатывания, а вторая (назначаемая приемной) должна иметь режим автоматического шумоподавдения. 

Движком громкости приемной станции, чтобы не перегружать АРУ микрофонного усилителя передающей станции ретранслятора,  лучше всего настраиваться с внешним резистивным делителем с коэффициентом деления порядка 1:5, суммарным сопротивлением несколько кОм и входом/выходом через неполярные конденсаторы (чтобы заодно не оказаться зависимым от схемотехники радиостанций, по входам-выходам которых могут оказаться и постоянные потенциалы; рис. 3а).

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Движок громкости передающей станции лучше вывести в ноль, чтобы рация по приему молчала: он нас не интересует, так как эта станция в составе ретранслятора несет функцию исключительно передатчика.

 

Понятно, что 10 мВт LPD – для ретранслятора это смехотворно; конечно же, будут использоваться «раскрытые» рации. Но поскольку использование полевых ретрансляторов, как правило, происходит в «медвежьих углах», где это, во-первых, никому не мешает, а во-вторых - зачастую граничит с вопросами безопасности людей в группе, и потому пусть не юридически, но де-факто нарушением едва ли может считаться: ведь в любой момент может прозвучать «тревожный» вызов, а он, как известно, допустим на любой частоте, любым видом модуляции и с любой мощностью.

 

Далее нам следует прикинуть: а какими ухищрениями нам в одном диапазоне достигнуть такой развязки от «забивающего» сигнала, чтобы наш ретранслятор имел максимальный радиус действия, используя чувствительность приемной его части «на всю катушку»?

Для решения задачи проведем простенькие вычисления.

Пусть максимальная чувствительность приемника у нас будет 0,25 мкВ (или -119 дБм); потери в кабеле примем -2 дБ (от приемной дипольной антенны, усиление которой по законам природы составляет +2,15 дБ относительно изотропного излучателя). Итоговая чувствительность получится:
-119 – (-2) + 2,15 = -119 дБм (не будем мелочиться на десятые доли). Соответственно, сигнал помехи у нас должен в итоге оказаться ниже этого значения.

Пусть мощность передатчика ретранслятора равна 2 Вт (или +33 дБм); потери в кабеле к дипольной передающей антенне также примем -2 дБ. Итого мощность, излученная антенной, будет равна 33 – 2 + 2,15 = 33 дБм (т.е.общая энергетика радиоканала составит 33 + 119 = 152 дБ).

Уж кстати: 2 дБ потерь в кабеле на частотах 430-440 МГц  - это не менее 5 м его длины для относительно тонкого RG-58 и более 10 м - для RG-213.

Далее понадобится знание значения селективности приемника радиостанции по соседнему каналу. Современные рации массового производства позволяют ориентироваться на уровень не хуже 65 дБ. Отнимаем это значение от итоговой мощности излучения и получаем: 33 – 65 = -32 дБм.

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

Чем еще мы можем увеличить развязку? Да взаимным размещением приемной и передающей антенн. Видим, что их горизонтальное расположение уж очень габаритно (рис.4). А вот соосное вертикальное (коллинеарное) – очень даже подходит (рис.5). Разнесение всего на 1,5 м по высоте (примерно две длины волны диапазона 430-440 МГц) дает нам дополнительную развязку аж 49 дБ (думаю, данным от «Kathrein», одной из ведущих компаний в области антенностроения и существующей уже почти век, верить можно).

Получаем: -32 – 49 = -81 дБм.

Сколько еще нужно добрать? Побольше, чем 119 – 81 = 38 дБ.
Вспоминаем, что достаточно типовая селективность супергетеродинного приемника (а все ходовые
UHF-рации - супергетеродины) примерно соответствует 12 дБ на октаву (т.е. при удвоении ширины полосы от ширины канала) или около 40 дБ на декаду (десять ширин канала). Это показано на рис. 6. Уже попадаем, т.к.40 дБ на 2 дБ больше необходимых 38 дБ. Прибавляем к декаде еще октаву (итого – 20 канальных полос), что увеличит соотношение сигнал/помеха до уровня примерно 14 дБ (25 раз по мощности), а это очень даже неплохо.

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор

В наших рациях типовая ширина канала при узкополосной ЧМ (NFM) равна 25 кГц. Поэтому функционирование ретранслятора с полным динамическим диапазоном при мощности его передатчика 2 Вт, использовании дипольных антенн приема и передачи, коллинеарно разнесенных на две длины волны, и соотношении полезного сигнала к помехе от «своего» передатчика в 14 дБ, возможно при разнесении частот приема и передачи не менее, чем на 25 х 20 =  500 кГц.  Заодно видим, что организация нашего ретранслятора внутри 8-канального (да еще с узкими каналами!) диапазона PMR – затея бесперспективная.

При увеличении мощности передатчика ретранслятора до 5 Вт, или сужении разнесения прием-передача примерно до 17 каналов (425 кгц) при мощности 2 Вт, расчетный сигнал «забития» относительно полезного сигнала возрастет с -14 дБ примерно до -10 дБ, что можно считать гранью приемлемого.

Еще раз напомню, что в приемной радиостанции ретранслятора должен быть обязательно (!) включен автоматический шумоподавитель. Это несколько сократит чувствительность, но иначе -VOX передающей рации может оказаться в режиме «вечной» работы от внезапно изменившегося шумового порога, на который вручную настраивалась приемная радиостанция, и тогда передающая станция:

-будет непрерывно гнать в эфир белый шум;

-будет быстро «сажать» батареи, т.к. она оказывается передающей постоянно.

 

Вот такая арифметика. И ее реально приходилось проверять в полевых условиях на просторах нашего европейского севера. Результаты оказались достаточно близки к ожидаемым.

Как «на коленке» организовать полевой UHF-ретранслятор 

Бонусом добавлю информацию о диаграммах направленности вертикально поляризованного диполя, подвешенного на трубную мачту и мачту треугольного сечения (рис.7). Из этой информации  становится понятно, что для наиболее равномерного всенаправленного излучения, диполи от проводящих мачт нужно относить на длину волны или более.
 
DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости