Антенна - лучший усилитель. Большинство из имеющих даже небольшой опыт работы с рациями пользователей слышали это не раз.
В этой статье я немного расскажу о компактных и удлинённых антеннах для портативных раций.
В России самые распространённые рации работают на частотах 433-446 МГц (на этих частотах разрешено использовать без регистрации маломощные рации - 0,01 Вт в диапазоне 433 МГц (LPD) и 0,5 Вт в диапазоне 446 МГц (PMR).
Под видом "не подлежащих регистрации" раций многочисленные продавцы предлагают, как правило, гораздо более мощные (обычно 5 Вт, но не редки и 10 Вт-ные рации). Т.к. с уровнем мощности передатчика 0,01 Вт говорить о хоть какой-либо "дальности радиосвязи" не приходится.
Диапазон 400-520 МГц (включающий разрешённые для гражданской связи частоты 433 МГц и 446 МГц) отлично подходит для городского использования - на этих частотах низкий уровень природных (обусловленных солнечной и грозовой активностью) и техногенных (промышленных и бытовых) электромагнитных помех.
И для работы внутри зданий (и в ситуации одна рация внутри здания - а другая снаружи) этот диапазон частот опять же оптимален в силу малой длины волны (60-70 см).
При этом даже сравнительно компактные антенны портативных раций в диапазоне 400-520 МГц являются, по-сути, полноразмерными четвертьволновыми антеннами, что повышает их КПД.
Но есть небольшой нюанс - производители вынуждены антенны делать очень широкополосными, чтобы перекрыть весь "потенциальный" рабочий диапазон радиостанции, т.е. с полосой эффективности от 70 МГц до 120 МГц. Это приводит к низкому резонансному усилению. Но применять узкополосные антенны с высоким резонансным усилением (которые технически сделать не сложно и которые при работе в узкой полосе эффективности обеспечили бы значительно более высокую дальность радиосвязи) затруднительно, т.к. при работе с такой антенной вне полосы эффективности при длительном нахождении в режиме передачи выходной каскад передатчика может попросту выгореть...
Производители не рискуют, поэтому штатные компактные (14-17 см) с портативными рациями диапазона 400-520 МГц не отличаются очень продвинутыми параметрами. Ощутимо - обычно до 20-40% - можно увеличить зону радиосвязи при использовании удлинённых (с длиной около 36 см - хотя в зависимости от конструкции-применённого согласования физическая длина может быть больше или меньше) антенн (хотя также широкополосных, но с более высоким КПД).
Антенны у радиостанций диапазона 400-520 МГц бывают разные - от малоэффективных "коротышей" в 3-4 см до довольно эффективных удлинённых антенн с длиной 36-48 см, а иногда и более.
В целом - т.к. компактные антенны (чаще всего длиной 15-17 см) у радиостанций диапазона 400-520 МГц являются по сути полноразмерными (хотя и с несколько "подпорченными" параметрами в части резонансного усиления для обеспечения широкой рабочей полосы) - КПД их достаточно высок для того, что обеспечить в условиях городской застройки или поля высокую дальность радиосвязи.
Но в условиях плотного леса и перепадов высот вступают в действие иные ограничивающие факторы:
- высокий уровень поглощения высокочастотных радиоволн плотной листвой-хвоей-корой-ветками и стволами деревьев и кустов
- слабая возможность огибания препятствий высокочастотными радиоволнами - в диапазоне 400-520 МГц живое дерево с диаметром ствола 30 см - уже серьёзное препятствие, и сколько-нибудь серьёзные неровности рельефа радиоволна на этих частотах с длиной волны 60-70 см обогнуть не в состоянии.
Поэтому для работы в плотном лесе с перепадами высот диапазон 400-520 МГц абсолютно непригоден (в условиях редколесья и ровного рельефа самые мощные экземпляры с удлинёнными антеннами ещё работают, но и они быстро перестают работать в действительно плотном лесу).
Тут требуются радиостанции с более низкой рабочей частотой (136-174 МГц - с радиоволной длиной около 2 метров, или 27 МГц с радиоволной 11 метров).
Рации диапазона 136-174 МГц хорошо работают в условиях леса при более-менее ровном рельефе и отсутствия густого подлеска с густой зеленью.
Но и в тяжёлых условиях плотного леса с перепадами высот рации диапазона 136-174 МГц справляются с работой гораздо лучше раций диапазона 400-520 МГц.
То, что я выше написал о компактных антеннах диапазона 400-520 МГц - в целом относится и к компактным антеннами диапазона 136-174 МГц - коэффициент укорочения относительно полноразмерных антенн остаётся сравнительно небольшим, поэтому в целом КПД таких антенн довольно велик и вполне достаточен для адекватной работы (как в городе, так и в лесу).
Минус тот же, что у компактных антенн диапазона 400-520 МГц- производители вынуждены делать их широкополосными (в данном случае с полосой 38 МГц), что достаточно сильно снижает их эффективность.
Существенным минусом данного диапазона с точки зрения рядового покупателя является то, что он не разрешён для гражданской радиосвязи (для легализации надо сдать экзамен на радиолюбительскую категорию и получить позывной в Радиочастотном центре и зарегистрировать рацию в Роскомнадзоре).
А с точки зрения универсальности использования - это наиболее адекватный диапазон частот...
Для гражданской радиосвязи в России (как и в большинстве других стран мира) выделен также диапазон 27 МГц (Си-Би, 26,960-27,405 МГц).
Портативные рации в диапазоне 27 МГц (для использования физическими лицами не требуют никакой регистрации и платы за частоту) при условии адекватных параметров и узкополосных (с полосой эффективности 0,5-1 МГц) антенн с высоким резонансным усилением с физической длиной 30-50 см в состоянии обеспечить более стабильную радиосвязь в условиях плотного леса с густым подлеском, обилием зелени (поглощение энергии радиоволны зеленью, корой и т.п. сильно возрастает с ростом частоты из-за спектра поглощения воды), перепадами высот (радиоволна в диапазоне 27 МГц огибает препятствие в 5-6 раз более протяжённое, чем в диапазоне 136-174 МГц).
Вот примеры тестов работы портативных радиостанций разных диапазонов частот в условиях плотного леса с перепадами высот:
Но с параметрами компактных антенн в диапазоне 27 МГц ситуация гораздо сложнее, чем с аналогичными по длине антеннами высокочастотных радиостанций.
Необходимо правильно разработать конструкцию антенны, что она была узкополосной - но перекрывала всю полосу рабочих частот радиостанции, чтобы у антенны было достаточно сильное резонансное усиление по частоте - и "плато" эффективности "накрывало" весь рабочий диапазон частот, учесть влияние руки оператора, держащего рацию, для правильной настройки антенны и т.д. и т.п.
Сделать хорошую компактную антенну в диапазоне 27 МГц несколько сложнее, чем в высокочастотных диапазонах (при этом по КПД из-за более высокой степени укорочения такие "коротыши" всё-равно будут проигрывать высокочастотным "собратьям", хотя разницу в эффективности и можно несколько снизить за счёт боле высокого резонансного усиления и более узкой полосы (0,5-1 МГц в диапазоне 27 МГц против 38 МГц в 136-174 МГц и 120 МГц в 400-520 МГц).
Но не всем зарубежным производителям портативных радиостанций и антенн для них удалось корректно решить данную задачу, вот пример теста со сравнением эффективности штатных коротки и удлинённых антенн в диапазоне 27 МГц:
