Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ

0 1049
+2

Знакомые моих знакомых, в отпускной сезон - активные путешественники в места, «куда Макар телят не гонял» - подкинули задачку, продиктованную необходимостью организации надежной связи на длительных стоянках автомобильной группы со стационарным оператором, находящимся на расстоянии порядка ста-двухсот (возможно, и поболее) километров, преимущественно в условиях гор (и вообще «закрытого» горизонта).

В группе все оснащены лишь персональными портативными УКВ-рациями с «зашитыми», в частности, частотами гражданского PMR-диапазона для ближнего «междусобойчика», когда все разбредаются по окрестностям лагеря.

Однозначно ясно, что для связи с «базовым» оператором за многие десятки километров требуется техника для работы зенитным излучением, а это возможно лишь на «нижних» КВ-диапазонах.

У компании этих путешественников - две старенькие уазовские «буханки», которые по своей стоимости близки к стоимости известных рамочных автоантенн зенитного излучения бренда «Stealth»  :-)

вот таких: http://www.otc.kz/index.php?do=static&page=radios_hf_st9400  или таких: http://www.otc.kz/index.php?do=static&page=radios_hf_st9420

Понятно, что нужно использовать пусть и габаритную, но простую антенну зенитного излучения (АЗИ); быстро разворачиваемую, весьма стабильную по параметрам и желательно - не требующую антенного тюнинга, так как радиооператор группы (с любительским позывным) весьма опытен как таковой, помимо голосовой владея и пакетной связью, и даже телеграфом, но - не силен в «ручной» оперативной настройке полевой антенной техники. А антенный тюнер-автомат - удовольствие тоже недешевое.

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ 

Схема организации связи «под ситуацию», где требуются и местные, и относительно дальние контакты без «мертвой зоны» - вполне традиционна. Подразумевает она и возможность передачи аварийного вызова удаленному «мониторящему» оператору непосредственно с персональной УКВ-радиостанции любого из группы, находящегося в зоне радиовидимости кроссбэнда с КВ-трансивером. Замечу, что «бедственный» вызов автоматически снимает юридическое ограничение на применение и какого угодно кроссбэнда, и вообще диапазона частот. Вполне оправдана (в условиях отсутствия какой бы то ни было иной связи) и возможность организации обратного канала от удаленного КВ-оператора через кроссбэнд на группу персональных УКВ-станций, например, экстренного регионального оповещения. Скажем, указания района очага возгорания леса, ретранслирования регионального штормового предупреждения и т.п. Для этого на УКВ-радиостанциях должен быть активирован режим DualWatch для прослушивания частоты F2 (см.схему выше). Такой вызов - как «неотличимый» от легального с точки зрения любительской радиосвязи - стационарному оператору нужно инициировать на «мобильного» оператора, владеющего позывным. Где бы он в окрестностях лагеря ни находился, PMR-станция в его руках может рассматриваться просто как «радиотангента» полевого КВ-трансивера, а экстренное сообщение на самом деле услышат все в группе, чьи УКВ-рации будут в зоне кроссбэнд-репитера.

 

Поскольку на КВ работа зенитным излучением, неплохо ограничивающим столпотворение в рабочих полосах из-за «неприема» дальних станций с радиоканалом под низким углом к горизонту, днем предпочтительна в диапазоне 40 метров, а с наступлением сумерек - на 80-ке, автор, весьма безрезультатно перебрав двухчастотные резонансные схемы (с точки зрения «бесподстроечности» параметров в различных условиях), взялся просчитывать варианты горизонтального низковисящего апериодического полотна, основанного на старой доброй «наклонной» сверхширокополосной Т2FD. В жестких рамках задачи (работа на двух диапазонах без каких бы то ни было подстроек в антенно-фидерном тракте; зенитное излучение с отсутствием доминирующей направленности; низкий подвес (например, на безлесной территории где найти высокую опору?); относительная малочувствительность к разной проводимости земли; приемлемый КПД излучения) этот тип антенны в качестве модели показался наиболее подходящим.

Что в конечном счете получилось - узнаем несколько позже.

 

Преемственно от прототипа, назовем «просчитанную» антенну зенитного излучения LTFD (Low-heightTerminated Folded Dipole) - низковысотный терминированный (нагрузкой) петлевой диполь. Его геометрия и величина нагрузки не соответствуют известным формулам расчета «классической» T2FD.

Адептов параметра «усиления» антенны (в отрыве от параметров КПД, направленности и необходимой дальности радиосвязи) заранее прошу не морщиться, увидев ниже расчетное усиление этой модели, так как конечная задача - вовсе не достижение высокого значения этого абстрактного параметра, а надежный канал связи в разных диапазонах с «бесподстроечной» антенной. И - при возможно меньшей мощности КВ-трансивера (чтобы в поле он был не очень «прожорливым» в аспекте электропитания).

Та еще задачка... Потому что хотя T2FD и считается апериодической антенной, но это отчасти и классический вибратор Пистолькорса. Поэтому чередование минимумов КСВ в ней подчинено закону умножения частоты первого минимума на нечетное число, а максимумов - на четное. То есть  если на 3,5 МГц КСВ близок к единице, то на 7-ми МГц - жди значения порядка трех.

Однако, «играя» всеми геометрическими размерами и нагрузочным сопротивлением замкнутого вибратора, удалось-таки получить желаемое.

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ

Причем ожидается очень приличное согласование антенны с 50-омным кабелем посредством трансформации сопротивления 1:9 (т.е. при удобном соотношении витков трансформатора 1:3) не только на 80 и 40-метровых, но и на 30-метровом WARC-диапазоне, который днем нередко тоже можно применять для зенитного излучения, но исключительно при использовании телеграфии или цифровых видов связи.

ВЧ-трансформатор 450/50 Ом с рабочими частотами от 3 до 30 МГц и проходной мощностью до 25 Вт можно выполнить по этой схеме. Как звено согласования в составе LTFD, по крайней мере на 80 и 40 м заметно нагреваться он не должен.

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ

Кстати, диаграмма LTFD на вспомогательном диапазоне 30 м обладает двумя мощными лепестками вдоль полотна антенны, позволяющими круглосуточно работать на 1000 и более километров в один скачок отражения, что в определенных ситуациях может оказаться очень кстати.

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ

Однако фактически «угадать» «бесподстроечную» по КСВ антенну на три диапазона - это еще пол-дела. Поскольку разрабатывается экспедиционная конструкция, необходимо просчитать, как она будет излучать в условиях не только реальной, но и идеальной земли при разных высотах подвеса. Случай с идеальной землей будет достаточно приложим, например, к негорным и непесчаным грунтам в условиях сильного их увлажнения (многодневные обложные дожди над целыми регионами у нас отнюдь не редкость).

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ 

Моделирование работы LTFD при разных «землях» и наибольшей высоте верхнего провода в 2,3м дает примерно следующие наихудшие параметры усиления антенны:

-10,5 дБ на частоте 3,5 Мгц

-7 дБ на частоте 7 Мгц

-4 дБ на частоте 10 Мгц

Используя анализ доступных практических радиолюбительских сведений об ионосферном отражении при азимутальной связи (в частности, отсюда: http://cianet.info/viewtopic.php?f=12&t=4015&start=60#) главным образом посредством слоя F (его наибольшая, «ночная» высота в ипостаси F2 - порядка 300 км; путь туда-обратно при дальностях связи до 150...200 км можно принимать порядка 700 км; средние потери отражения - порядка 85%, или -8 дБ), вычисляем сигнал на стороне приема с применением такой же LTFDи мощности передатчика 10 Вт (+40 дБм), беря в расчет заведомо высокий для «глухих» мест уровень шума S4 (-103 дБм; ок. 1,6 мкВ).

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ 

Видим значительный уровень принятого сигнала при соотношении сигнал/шум (S/N) заметно выше 10 дБ, что указывает на более чем достаточную энергетику канала зенитной связи. И - вполне реальную возможность использования совместно с LTFD даже на относительно широкополосной SSB - всего 5-ваттного передатчика. Для автономной экспедиционной работы - «самое то».

Учитывая конкретный случай автотранспортных средств в виде уазовских «буханок-бедуинов» (с объемистыми решетчатыми багажниками), автор предложил организовать растяжение полотна антенны на подходящей высоте (с учетом провисания его середины), используя короткие, «падающие» в транспортное положение, трубостойки (на нижнем шарнире), раскрепляемые за конструкцию багажника оттяжками.

Экспедиционная радиосвязь и модель низковысотной 3-диапазонной АЗИ 

Осталось набраться терпения дождаться реализации LTFD к следующему отпускному периоду и отчета по ее испытаниям.

 

DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости