Вначале немного теории
Основные факторы, влияющие на дальность радиосвязи
- эффективность антенны. В диапазоне VHF полноразмерной является уже 50 см, в диапазоне UHF - даже 35-см антенна уже полноразмерная. В диапазоне cb полноразмерная четвертьволновая антенна имеет размер 2,7м. Из-за большей степени укорочения относительно полноразмерных компактные антенны в диапазоне 27 МГц имеют меньший коэффициент усиления, чем аналогичные по физической длине компактные антенны в диапазонах VHF/UHF. Разница в коэффициентах усиления может быть (и в случае использования антенн производства КБ Беркут) частично компенсирована более высоким резонансным усилением в узкой полосе эффективности (полоса эффективности применяемых в портативных рациях компактных антенн составляет от 1 до 1,5 МГц в зависимости от типа антенны при резонансном усилении по частоте 15-20 дБ - тогда как с радиостанциями диапазона UHF (400-480 МГц) производители вынуждены использовать широкополосные антенны с полосой эффективности около 100 МГц и слабо выраженным резонансным усилением по частоте)
- уровень электромагнитных помех. Интенсивность техногенных помех резко возрастает с понижением частоты. Тут явное преимущество на стороне высокочастотных раций - чтобы конкурировать на равных - в радиостанциях диапазона 27 МГц приходится резко повышать уровень помехозащищённости (так, в импортных портативных радиостанциях любых диапазонах частот типичное значение избирательности по побочным каналам на уровне 60 дБ, а у современных моделей радиостанций производства КБ Беркут (например, проверявшихся в тесте Штурмана-180 и Егеря-Р180) избирательность по побочным каналам - 100 дБ. Для тех, кто плохо воспринимает дБ - поясню: разница в 40 дБ эквивалентна разнице в уровне мощности в 10 000 раз (т.е. чтобы привести к перегрузке приёмника мощность помехи должна быть в 10 000 раз больше).
- при распространении радиоволны по лесу вследствие эффекта диэлектрического нагрева (межмолекулярного трения полярных молекул воды, входящих в состав всей лесной зелени - травы, хвои, коры, веток, сволов, листвы; зимой - снега на ветках и сугробов) энергия радиоволны поглощает тем сильнее, чем выше частота. Как в своё время измерили дотошные американцы - на том рассоянии, где лес с обилием плотной листвы поглощает энергию радиоволны на частоте 30МГц на 48 дБ - на частоте 100 МГц поглощение уже 86 дБ.
Что означает разница в 38 дБ? Если в исходной точке уровень мощности сигнала был одинаковый, то на контрольной точке, находящейся в плотном лесу с обилием листвы сигнал на частоте 100 МГц придёт с уровнем мощности, ослабленным в 6300 раз относительно мощности сигнала на частоте 30 МГц).
А при дальнейшем росте частоты поглощение продолжает резко усиливаться.
По тому же принципу (диэлектрический нагрев) происходит разогрев продуктов в бытовых микроволновых печах.
Это фактор (зависимость уровня поглощения энергии радиоволны от частоты) является ключевым, самым важным в случае радиосвязи в условиях леса.
- есть ещё достаточно важный фактор, влияющий на дальность и стабильность радиосвязи при работе в условиях перепада высот и наличия препятствий - возможность радиоволны обогнуть препятствие. Здесь у низкочастотных радиоволн есть большое преимущество перед высокочастотными. В силу законов дифракции максимальный размер препятствия, которая волна в состоянии обогнуть, ограничена длиной волны (а эффективно огибаются препятствия, не превышающие половины длины волны). В диапазоне 27 МГц длина волны - 11 метров, а в диапазоне 443-446 МГц - всего 70 см.
Если расставлять по "важности" факторы, ограничивающие дальность связи низкочастотных радиостанций в условиях города и открытого пространства относительно высокочастотных - то определяющим фактором будет уровень электромагнитных помех (техногенные помехи обязательно присутствуют не только в городе, но и - как правило - в поле, сложно найти поле без ЛЭП). Разница в коэффициентах усиления компактных антенн будет "на вторых ролях".
А если в диапазоне 27 МГц применить эффективные полноразмерные антенны - можно добиться гораздо более высокой дальности связи, чем в высокочастотных диапазонах (для интересующих рекомендую изучить формулу Фрииса для дальности радиосвязи в идеальных условиях - там дальность прямо пропорциональна длине волны в метрах - поэтому при использовании полноразмерных антенн с круговой диаграммой направленности излучения максимальная дальность связи выше на низких частотах).
Несколько комментариев относительно формулы Фрииса:
справедлива она только для "идеальных" условий (в реальности "идеальных" условий не бывает). Так, согласно формуле Фрииса в идеальных условиях дальность связи пропорциональна корню квадратному из мощности передатчика. В условиях плотного леса (где ф-ла Фрииса, вообще-то, работать не обязана - условия не идеальные) зависимость дальности передачи от мощности более слабая - как правило, в интервале от корня кубического до корня четвёртой степени.
Из ф-лы Фрииса следует, что при прочих равных (коэффициенты усиления антенн, уровни мощности передатчика и параметры приёмника) максимальная дальность связи прямо пропорциональна длине волны в метрах. Т.е. при работе в диапазоне 27 МГц - где длина радиоволны 11 метров - максимальная дальность связи согласно формуле Фрииса должна быть примерно в 16 раз больше, чем в диапазоне 433-446 МГц (длина волны 0,7 метра).
И ещё о роли параметров приёмника.
В знаменателе ф-лы Фрииса для максимальной дальности радиосвязи - минимально возможный уровень мощности принятого сигнала, при котором возможна работа приёмника. Он зависит от совокупности параметров приёмника: чем более слабый сигнал радиостанция может выделить из эфирного шума - тем, разумеется, больше дальность радиосвязи.
Стоит ознакомиться с измерением параметров приёмника отечественной рации Штурман-180 и ряда импортных портативных раций разных сегментов:
Теперь обратимся к практике - к сравнению работы раций разных диапазонов частот в условиях леса
В максимально тяжёлых для связи в любых диапазонах частот условиях (высокий уровень электромагнитных помех - связь в черте Москвы, хотя и за МКАД, вдоль Киевского шоссе; чередование полос леса и городской застройки, сложный рельеф местности) был проведён эксперимент по радиосвязи с использованием радиостанций 27 МГц, 145 МГц и 433 МГц.
На двух контрольных точках теста рельеф местности не давал возможности радиоволнам распространяться над лесом - поэтому определяющее значение для результата оказал уровень поглощения радиоволн при прохождении через плотный лес (поглощение резко возрастает с ростом частоты).
В тесте участвовали радиостанции диапазонов cb - 27 МГц (отечественные рации производства КБ Беркут - Штурман-180 и Егерь-Р180) и диапазонов VHF (136-174 МГц)/ UHF (400-480МГц) - VHF супергетеродины Motorola GP340 с уровнем выходной мощности передатчика около 6 Вт, VHF/UHF QuanSheng TG-UV2Plus с выходной мощностью передатчика около 10 Вт и экстремально мощная (24 Вт в VHF, 20 Вт в UHF) переносная радиостанция LEIXEN UV-25D, с приёмником на базе RDA чипа
На 1-ой контрольной точке 4,9 км радиостанция Штурман-180 обеспечила уверенную радиосвязь, а радиостанция LEIXEN UV-25D работала в диапазоне 145 МГц на пределе (связь была нестабильной). Другие радиостанции диапазонов VHF/UHF не смогли обеспечить связь.
На 2-ой контрольной точке - 10 км - единственные радиостанции, которые смогли обеспечить радиосвязь в данных - максимально тяжёлых условиях - были радиостанции диапазона 27 МГц Штурман-180/ Егерь-Р180.
Для того, чтобы объективно оценить не только дальность, но и качество радиосвязи - на стартовой точке теста была установлена машина с репитерами, которые принимали, записывали и ретранслировали в эфир полученные сообщения.
В качестве репитеров использовались подключённые к внешним репитерам радиостанции LEIXEN UV-25D (VHF) и QuanSheng TG-UV2Plus (VHF/ UHF) и радиостанция с функцией репитера Егерь-Р180 (27 МГц, cb)/
Репитеры работали с эффективными автомобильными антеннами:
- QuanSheng TG-UV2Plus - c 50-см антенной (полноразмерная четвертьволновая в диапазоне VHF и полуволновой в UHF)
- LEIXEN UV-25D - с длинной 124-см антенной (антенна двухдиапазонная VHF/UHF, в данном тесте использовлась в VHF)
- Егерь-Р180 - с длинной - почти двухметровой антенной Union CB STAR
Портативные радиостанции проверялись:
- в диапазоне 27 МГц с ультракомпактными 14-см антеннами и удлинёнными штатными 33-см флексами
- в диапазонах VHF/UHF - со штатными антеннами (от 15 см у Motorola GP340 до 38 см у LEIXEN UV-25D) и с эффективными удлинёнными 50-см антеннами
В рассмотренном выше тесте рельеф местности не позволял радиоволне пройти над лесом - а при распространении по самому лесу ("полосок" леса в тесте между контрольными точками было много) высокочастотные радиоволны поглощались слишком сильно. Поэтому радиосвязь смогли обеспечить только рации диапазона 27 МГц Штурман-180/ Егерь-Р180.
В другом тесте с теми же "участниками"- рациями - на расстоянии 6,9 км (половина - город с малоэтажной застройкой, половина - лес) 24 Вт-ные радиостанции LEIXEN UV-25D смогли обеспечить уверенную радиосвязь между собой (Штурман-180 также работали, а вот VHF/UHF рации с мощностью передатчика до 10 Вт включительно связаться не смогли):
Приведу профиль рельефа контрольной точки в этом тесте:
А вот в тесте связи в плотном лесу со сложным рельефом на расстоянии всего-лишь 2,8 км экстремально мощные радиостанции LEIXEN UV-25D с длинными антеннами не смогли между собой связаться (а рации диапазона 27 МГц производства КБ Беркут с компактными антеннами связались между собой без проблем):
В интернете достаточно много роликов (от продавцов радиостанций либо как-бы независимых блогеров), в которых показывается работа высокочастотных (VHF и даже UHF) радиостанций в лесу на какие-то экстремально высокие дистанции (5 км, 7 км и т.п.).
На деле всегда в таких случаях связь с холмов (радиоволна распространяется над лесом - а не по самому лесу). На "картинке" такого видео можно отчётливо наблюдать редкий сосновый бор без подлеска (такие встречаются только на холмах).
Да, при связи с холма на холм высокочастотные радиостанции без проблем могут обеспечить радиосвязь на 5 км и больше - но при работе в самом плотном лесу о связи, превышающей 2-3 км - можно забыть. И не помежет ни гипертрофированная мощность (см. выше видео с проведёнными тестами с 24 Вт-ными LEIXEN-ами), ни гипертрофированно длинные антенны (слишком сильное поглощение энергии высокочастотной радиоволны при распространению по лесу).
В то время как о работе отечественных радиостанций диапазона 27 МГц Штурман-180, например, много отзывов о работе в лесу (не с холма на холм, а в реальном лесу) на 4 км с ультракомпактными 14-см антеннами, на 7 км с 33-см антеннами с противовесом (эти две антенны входят в комлпект поставки), а с дополнительными 50-см антеннами суперфлекс new (с входящим в комплект противовесом) много отзывов о связи в лесу на 10-15 км (это не означает, что всегда будет связь именно на 15 км - в неблагоприятным условиях связи - прежде всего по уровню электромагнитных помех - может быть существенно меньше.
Но даже в самых тяжёлых условиях связи радиостанции диапазона 27 МГц Штурман-180 производства КБ Беркут обеспечивают в условиях плотного леса с перепадами высот гораздо более дальнюю и стабильную радиосвязь, чем любые импортные портативные рации.
Кстати - дополнительный бонус AM/FM радиостанций серии Штурман - они не только обеспечат в режиме FM модуляции наиболее дальнюю и стабильную радиосвязь в плотном лесу с перепадами высот - они ещё могут пригодится в автомобиле на трассе в дальних поездках - для связи с дальнобойщиками (иногда от дальнобойщиков в режиме АМ модуляции на частоте 27,135 МГц может прийти важное сообщение - например об аварии на повороте - что и жизнь на дороге может спасти...).
Если Вы интересуетесь радиосвязью - ставьте лайки и подписывайтесь на канал Конструкторского Бюро Беркут - разработчика и производителя средств радиосвязи.
Спасибо!