Сверхдальние связи на УКВ

Автор: кандидат физико-математических наук Биленко И.А., UA3AOG

Портативные радиостанции двухметрового диапазона завоевывают сердца российских радиолюбителей. Цены на "Айкомы" и "Алинки" стремительно падают, те, для кого они пока все же дороги, перестраивают увесистые "Транспорты" и "Маяки", мастерят что-то сами. Для одних это - возможность пообщаться с коллегами по хобби, для других - средство доступа к пакетным BBS и DX кластерам. Есть, к сожалению, и те, кто считает любительскую станцию бесплатным мобильным телефоном.

Но есть и еще одна категория ультракоротковолновиков - те, кто увлекается дальними связями. УКВ DX-инг - трудное занятие, требующее большого терпения и постоянного совершенствования техники, но дающее взамен неповторимые ощущения радости от каждой новой связи, прикосновения к удивительным явлениям природы. Можно утверждать, что УКВ DX-исты - это элита радиоспорта. В этой статье мы коротко расскажем об особенностях таких связей, о необходимой технике и о том, как стать УКВ DX-оператором.
Основные понятия и немного теории.

Ультракороткие волны распространяются в пределах прямой видимости - фраза из школьного учебника. На самом деле чаще всего в атмосфере существует небольшая нормальная рефракция - волна в приземном слое слегка "загибается", в результате чего дальность связи при небольших мощностях и отсутствии препятствий составляет 30-100 км. Будем условно называть дальними связи на расстояния, превышающие эту величину. Есть несколько физических механизмов, делающих возможными такие радиосвязи. В этой статье мы перечислим их и коротко расскажем об их особенностях.

На западе энтузиастов УКВ DX связи, работающих на любительских диапазонах 144 MHz (VHF) и 432 и выше (UHF) часто называют weak signal operator - "оператор, работающий со слабыми сигналами". Действительно, очень часто приходится иметь дело со значительным затуханием сигналов на трассе. Мощность, излучаемая в направлении корреспондента (называемая на жаргоне "энергетикой"), качество приемника, потери в кабеле, уровень шумов в месте расположения станции - все имеет при этом большое значение.

В этом разделе мы покажем, как, используя очень простые вычисления, можно оценить параметры своей станции и возможность установления связи в тех или иных условиях. Те, кому они покажутся сложными (или скучными) могут сразу перейти к следующему разделу, вернувшись к расчетам, если появится необходимость.

Каждую станцию можно характеризовать набором параметров, и требования к этим параметрам различны для разных видов связи. Мы будем использовать термин эффективно излучаемая мощность (ERP - от английских слов Effective Radiated Power) который характеризует передающий тракт. ERP измеряется в децибелах и может быть вычеслена по формуле

ERP=Log(Pout/1Вт)+Kant -Kfider

Здесь Pout - выходная мощность передатчика в ваттах, Kant и Kfider - соответственно, коэффициент усиления антенны по отношению к изотропному излучателю и суммарные потери в кабеле, выраженные в децибелах. Например, станция мощностью 1 Вт напрямую подключенная к дипольной антенне имеет ERP примерно 2 dB (Kant=2.15 dB, Kfider=0 dB).

В отличие от КВ радиосвязей, существенное значение имеет поляризация излучаемой волны. Плоскостью поляризации называется ориентация в пространстве вектора электрической компоненты поля. Для простой вибраторной антенны эта плоскость совпадает с плоскостью, в которой расположены элементы. Коэффициент ослабления в случае, когда поляризация принимаемой волны и приемной антенны не совпадают, зависит от угла между ними: Kpolar=-20 Log (sin a). Теоретически при a=90o затухание стремится к бесконечности, на практике оно достигает 20 dB. В городских условиях может эта величина обычно составляет 5..15 dB за счет приема отраженных от окружающих предметов волн. Кроме вертикальной и горизонтальной в любительской радиосвязи используется круговая поляризация. У волны с круговой поляризацией вектор электрического поля вращается, совершая полный оборот за каждый период колебания. Преимуществом круговой поляризации является то, что изменение взаимной ориентации приемной и передающей антенны, так же, как и поворот плоскости поляризации волны в процессе распространения не вносит дополнительного затухания. Недостатком является необходимость использования более сложных и громоздких антенн. Надо так же отметить, что возможны два противоположных направления вращения плоскости поляризации, соответственно если они окажутся различными для принимаемой волны и приемной антенны, то дополнительное затухание теоретически стремится к бесконечности. Поэтому такие антенны иногда оборудуют переключателем, позволяющим менять направление вращения плоскости поляризации. При приеме волны с круговой поляризацией, на антенну с линейной поляризацией (и наоборот) затухание составляет 3 dB.