Хадж радиофицированных бродячих самураев.

Хадж радиофицированных бродячих самураев.

Ближе к осени на этом сайте обычно появлялся очередной опус из цикла «хадж бродячих самураев», несколько похожий на все предыдущие. Что и понятно, ведь хождение ножками даже по большой и красивой локации, не способно подарить каких-то совсем уж особых впечатлений.

Поэтому сегодня, пусть и в рамках очередного хаджа, мы потаращимся не на понятные всем картинки в фотоаппарате, а попробуем постигнуть что-нибудь этакое и абстрактное. В рамках роста над собой.

Потому как местный автор завёл себе полезное хобби, ежегодно сочиняя из головы по компактной железяке, служащей для организации низовой КВ радиосвязи на тактических дистанциях. Вот и возникла мысль применить одну из таких железяк по назначению.

Действительно, бродячие самураи обычно уходят в места, где сотовая связь полностью отсутствует. Было бы прикольно развернуть там радиолинию точка-точка прямо до базы оперативных операций, выражаясь суконным казённым языком. И посмотреть, будет ли с того толк.

Возможность коннекта на Коротких Волнах.

Наука завсегда прежде всего.
С неё и начнём.

Если пройти процедуру проектирования радиотрассы по паре квадратов QTH-локатора и граничным условиям, специально подобранным под вменяемые показания сервиса, то для 400-километровой дистанции и низкободового цифрового вида связи актуальна вот такая картинка:

В июле-августе связь возможна, начиная с 21-22 часов местного времени, и далее вплоть до самого утра. Применительно же к «цифре» связь точно будет, причём на мизерной мощности. Но сеансовая, по времени.

Единственное, что напрягает, так это антенно-фидерные дела.
Поговорим за них.

Как жить без Согласующего Устройства (СУ).

Во всяких древних фильмах про штирлицев и прочих бородатых партизан, при налаживании КВ связи зрителю показывают примерно десятиметровой длины провод, закидываемый непременно на ёлку. Она пышная, и хорошо смотрится в кадре. Ну или как вариант, фигурирует родная берёзка.

От правды кинематограф ушёл недалеко - радейки на «военный» диапазон действительно комплектовались «наклонным лучом», с согласованием в довольно узком диапазоне. То есть диполь уже туда не прицепить.

Но времени прошло много, ламповая техника сменилась транзисторной, обычно рассчитанной на импеданс 50 Ом. Антенне теперь тоже положено быть 50-омной, а согласующему устройству лучше вообще отсутствовать.

То есть концепция поменялась. Сложная машинерия в недрах радейки с вариометрами и прочими крутилками предполагала совсем простую и непритязательную антенну с противовесом. Если же от сложной машинерии воздержаться, теперь уже копеечную по себестоимости радейку придётся комплектовать довольно продвинутой антенной, устроенной несколько сложнее, чем былинные два куска провода.

Таким мы уже занимались. Удивительное дело, но посчитанная по формулам антенна с правильно подобранной моделью земли завелась без всякой настройки прямо в рабочем режиме.

Естественно, без огрехов не обошлось. Полотно антенны выполнялось из случайно попавшейся под руку витой компьютерной пары, а по-простому двух скрученных между собой проволок в изоляции. Они весьма далеки от одинарного проводника, заложенного в модель, а потому привносят никак не учтённую паразитную индуктивность.

Компенсировать индуктивность импровизированной спирали можно только ёмкостью. В виде дискретной конструкции это вот такая штука, собранная в подходящей по размеру жестянке:

Внутри сокрыт конденсатор, впаянный между центральными контактами разъёмов, номинал которого (у автора он 1000 pF) подбирается на глаз по максимальной яркости полоски несущей на ближайшем SDR-приёмнике. При этом мощность выставляется минимально возможной - так, для SDR, удалённого на 70 км, в вечернее время оказалось достаточно мощности всего 2-3 mW.

Попытка подобрать ёмкость по приборам, например, КСВ-метру, не даёт такой же точности.

Как оказалось, после такого компенсатора можно подключить кабель любой длины, чего без компенсатора сделать было нельзя (катастрофически рос КСВ). Это означает, что у нас получилось простейшее СУ под конкретную антенну, заменяющее собой всю ту сложную машинерию, встраиваемую ранее в радиостанции штирлицев.

Теперь эту антенну с компенсатором на конце можно вешать на деревьях высоко или низенько, и в любом случае антенна должна удовлетворительно работать без всякой подстройки по месту.

Функционально антенна, взятая в поход, ровно та, что описана в статье по ссылке выше - 26 метров витой пары, припаянных к центральной жиле 50-омного коаксиального кабеля, на котором через 14 метров от места пайки организован запорный дроссель (кабель 18 раз пропущен через ферритовое кольцо от сетевого фильтра советской стиральной машины «Вятка-автомат»). После ферритового кольца идёт снижение в виде 4 метров кабеля, а далее подключается компенсатор, и кабель произвольной длины, если он нужен.

Всё, что находится до запорного дросселя, вывешивается по возможности горизонтально, а всё, что после, может ниспадать вниз и виться по земле, как душе угодно.

О высоте подвеса антенны.

В опусе, посвящённом несимметричному разрезному End-Fed диполю, из имеющихся там графиков было понятно, что антенна работоспособна при её подвесе на весьма разных высотах. Для наглядности нарисуем зависимость КСВ от высоты подвеса в явном виде:

В действительности невозможно расположить антенну на строго заданной высоте, какие-то её участки будут выше, какие-то ниже, что-то неизбежно безвольно провиснет. Вот в точности такая зависимость на практике не получится. Но высоты подвеса от 2 до 10 метров точно рабочие.

Однако, ведь зачем-то радиолюбители пытаются задрать антенну повыше? Строим график усиления низковисящего диполя в вертикальной плоскости в зависимости от его высоты подвеса:

Учитывая, что для ближней связи (400 км для КВ это именно местные связи) используется исключительно зенитное излучение NVIS, особенно в горной местности, нам выгодно задирание кривой на этом графике как можно выше. Ведь каждые 6 dB по вертикальной оси соответствуют изменению излучаемой мощности вдвое.

Для понимания, как это работает.

Представим, что группа туристов из 4 человек остановилась в лугах-полях, равномерно повтыкав все свои восемь трекинговых палок в почву так, чтобы на них можно было растянуть антенну чуть больше чем в метре от земли. Для обеспечения связи понадобится вся мощность передатчика 2 W. И не факт, что её хватит.

Если в лугах-полях растут хоть какие-то кустики и хиленькие деревца, то развесив ту же самую антенну по кустам на высоте чуть выше трёх метров, мощность передатчика можно снизить до 1 W. На приёмной стороне не заметят разницы.

И совсем хорошо, когда есть высокие деревья. Кидаем верёвку с грузиком через верхние ветки деревьев, и подтягиваем туда полотно антенны. Десятиметровая высота подвеса потребует от передатчика только ½ Ватта мощности.

«Умощнение» передатчика вчетверо всего лишь правильным размещением его антенны, это, конечно, сильно. Однако в цифровой связи с чуть ли не десятикратным запасом по мощности такими вещами заниматься не приходится, так что и антенну выше трёх-четырёх метров вешают редко. Но все нюансы Вы теперь понимаете.

Ориентация антенны.

Полотно антенны можно размещать в пространстве в виде самых разных фигур, от слоппера до вигвама. И даже буквами «М» или «W». Для каждого способа подвеса актуальны собственные углы излучения главного лепестка диаграммы направленности к горизонту, и специфические азимутальные направленности. Но всего этого нам тупо не надо.

Для местной связи «по области», на оговоренные ранее 400 км, максимум излучения должен быть направлен вверх. Что и логично, если со всех сторон горы, вот как-то так:

На дне вот такого ущелья тоже нет шансов держать связь иначе, нежели зенитным излучением, ибо горизонт закрыт на сотни метров вверх:

По этой причине антенна располагается горизонтально, на всей возможной высоте, но без фанатизма. Ввиду близости антенны к земле излучение уходит в зенит, что нам и надо.

Направление, в котором антенна натянута, совершенно безразлично. Хоть поперёк радиотрассы, хоть повдоль, хоть под любым углом. В первом грубом приближении, особой разницы не будет.

У реки или на горке?

Стереотип неосмысленного поведения побудит нас развернуть антенну радиостанции где-нибудь в максимально возвышенном месте, потому как антенны всегда ставят на возвышенностях.

Но не в этот раз.

Для испускания радиоволн в зенит нам выгодно их отразить от земли, а самый лучший отражатель - это зеркало воды. Потому антенна, растянутая по кустикам у речки, будет работать на излучение в зенит не хуже, нежели развешенная по деревьям высоко.

Нету широкой речки или озера с открытой водой? Ищем ручеёк, хорошо пропитавший влагой всю местность вокруг. Эта вода почти у поверхности работает ничуть не хуже широкой водной глади.

Ручеёк отсутствует, или слишком уж немощен? Влажная почва леса тоже прекрасно пойдёт. Она лучше подсохшего луга, а уж тем более песка и камней.

Так что да, странность местной связи через зенитное излучение заключена в выборе максимально мокрого места, или хотя бы близости грунтовых вод. Всё это сыщется в низинах. При этом никаким заземлением мы вообще не пользуемся (диполь в нём не нуждается), и вроде бы вся эта сырость нам без надобности. Но так вот всё загадочно у штирлицев и партизан.

Наука в лице софта NEC-2 for MMANA эту мысль подтверждает. Если оценить зенитное излучение на примере нашего диполя, расположенного на высоте трёх метров, для всех имеющихся стандартных сетапов земли получим такую сравнительную картинку:

Хотя влажность тут фигурирует опосредованно, через тип почвы, выгоднее разместить антенну во влажном лесу «pastoral rich», нежели над городским газоном «city fields».

Итого по антенне.

Графики рисовались неспроста. Из них понятно, что для местной связи (400 км) при работе малой мощностью (1-2 W) в условиях закрытого горами горизонта, выгодно размещать антенну горизонтально, невысоко над землёй. Идеально в районе 8-10 метров от поверхности.

Вместе с тем надо стремиться к грунтам с наибольшей диэлектрической проницаемостью и проводимостью. А по-простому говоря, к жирным и мокрым почвам. Влажный лес, ручеёк, река.

Совокупность таких условий столь идеальна, что одним из них даже можно пренебречь. Обычно антенна размещается на высоте от 2.5 до 4 метров. Если вешать ниже, её будут задевать, а выше забрасывать уже сложно. Для надёжной связи этого совершенно достаточно, если антенна развёрнута вдоль речки или ручья. Или во влажном лесу.

Практика.

Днями напролёт бродячие самураи шастали по округе таращиться на такие вот природные казусы:

С наступлением вечера и ночи открывалась возможность общаться с «базой оперативных операций» совсем уж малой мощностью через механизм зенитного излучения. И тут вот какой расклад.

Внезапно оказалось, что там, где нет народа и избушек на курьих ножках, шум эфира ниже, нежели в пригороде, этак на 15-20 dB. Соответственно, оптимально подобранное сквозное усиление тракта, но для пригорода, в горах развивало на линейном входе нетбука столь малую ЭДС, что связной софт был этим недоволен. А «Ретроволынка» по дизайну не имеет ни единой крутилки громкости или мощности.

Тем не менее, связной софт в виде FLDIGI работать согласился. Ибо сигнал корреспондента был просто ломового уровня:

Протоколом связи оговаривалась цифровая мода OLIVIA 32-125. Да, она очень медленная, взята с перестраховкой, и стандартный сеанс связи растягивается аж на 20 минут. Однако пробивная способность этого вида впечатляет, и в цифрах выглядит так.

База оперативных операций не имела возможности выйти в эфир менее чем 5 Ваттами. Они принимались оглушительно для дигимоды, на +10 dB по встроенному индикатору связного софта FLDIGI. Для понимания нужно иметь ввиду, что сигнал с уровнем -10 dB не только успешно принимается, но и прекрасно виден на «водопаде» программы. Не виден сигнал уровня -15 dB, однако он и детектируется с изъянами.

Всё это означает, что мощность базовой станции совершенно спокойно можно поделить пополам три раза подряд, получив возможность уверенной связи на 625 mW. Это будет уровень на 18 dB ниже 5 Ватт. Со стороны бродячих самураев такой эксперимент делался, мощность скидывалась до 500 mW, и передача принималась без потерь.

Однако, если работать полной мощностью, например, двумя Ваттами на «Ретроволынке», то одного комплекта самых заурядных по ёмкости аккумуляторов «Eneloop» хватит на 4 часа непрерывной передачи. Ну или на 7 часов радиообмена при пропорции приём:передача как 1:1. А это 2-3 недели автономки.

Правда, любая работа «цифрой» проистекает через какой-то компьютер, и вот тут с автономностью уже большая проблема. Вычислительной мощности нетбука хватит, но ресурс у него часов десять максимум.

Тем не менее, самостоятельная дальняя связь вне всякой цивилизационной инфраструктуры возможна, и очень хорошо, что появился опыт, как это делается практически. Оказалось, довольно-таки просто, причём даже не нужно быть кандидатом в доктора.

Просто берётся антенна, опробованная и настроенная у дома, и, никак не подстраиваясь на месте, вывешивается примерно горизонтально на высоте от 2 метров и выше. Лучше всего над влажной почвой леса, либо вообще вдоль ручейка или речки.

В качестве дигимоды очень рекомендуется что-нибудь низкободовое и со встроенным протоколом исправления ошибок. Местный автор избрал «волшебную» моду OLIVIA, в самом её узкополосном варианте, 125 Гц. Тонов может быть 32 или 16. Первый вариант медленный, но пригоден для одноваттного передатчика. Второй чуть быстрее, но пара Ватт выходной мощности уже не будет избыточной.

На 80-метровом диапазоне после заката Солнца и наступления темноты никакой проблемы со связью на дистанции порядка 400 км нет. Связь была ежедневная и надёжная. Вероятно, небольшое увеличение дистанции, скажем, до 600 км, не сильно скажется на итоговом результате.

Ну и в заключение немного воды в тему - шумит она прямо как эфир:

Ретроволынка 151 палаты.

Чем мы тут занимаемся. Местный автор имеет необычное хобби собирать из подручных материалов и чего попало локальную КВ связь на условные 100 км. Что хоть и безобидно, но привлекает внимание санитаров. А потому для конспирации применяется широко известная в узких кругах абстракция «151 палата».

О цифровой моде JS8Call по-русски и подробно.

Наблюдая на досуге карты связанности всяких радиолюбительских сетей и сервисов, местный автор вдруг осознал, что карты-то не без белых пятен. Контуры которых примерно повторяют очертания Страны и Монголии. Но если от людей, чей летний рацион включает тарбаганов, многого ожидать вряд ли стоит, то вот технический уровень населения осколков империи вызывает лишь сожаление.

Антенна для Волынки 151 палаты.

Местный автор, чтя самурайские традиции, в рамках челленджа «1000 Yen rig» некоторое время назад сотворил вполне пристойный радиомодем для цифровых видов связи «Волынка 151 палаты». Теперь хорошо бы его оснастить эффективной антенной, также стоящей копейки, и тоже собранной из чего попало. Потому как антенна не может стоить дороже радиостанции, верно?

№ 1Супер!

Это всё просто прекрасно!!!

А сам хадж когда опубликуется?
Ждём с нетерпением!!! :-)

Наблюдающий