К проведённым мною тестам работы радиостанций разных диапазонов частот в разных условиях связи
пришёл такой своеобразный комментарий:
васька пуськин
вы хотите сказать что на 2ке нет свзяи на расстоянии 2км? Или я не понял чегото? Что то мне кажется дядя немного лукавит, не может сибишка так работать да еще с такой короткой антенной. Это по ходу просто реклама штурмана, типа фокус и никакого мошенства)
В этой статье я постараюсь ответить "племянничку" на его комментарий, рассмотрев теорию и практику связи в лесу с помощью радиостанций разных диапазонов частот.
Практика показывает, что при связи в плотном лесу - не с холма на холм, а именно в плотном лесу, когда радиоволне приходится распространяться по лесу, а не над лесом - портативные радиостанции диапазона 145 МГц дальше 2-3 км не работают.
Приведу типичный отзыв владельца достаточно дорогих радиостанций диапазона 145 МГц, которому "эффективные менеджеры-продавцы" продали радиостанции с обещаниями экстремально дальней (30 км) радиосвязи в лесу:
Иван Козинов
Здравствуйте! Я не специалист , но вот по факту уходя на рыбалку ( лес, перепады, поле ) с VHF nx-220 через 2 км связь с например tk-2140 уже неустойчивая (( . Антенны оригинальные на 145, 500. Покупал специально для надёжности и дальности. Не пойму почему. Обещали до 30 км аж...
Уточню - Kenwood NX-220E - это профессиональная, поддерживающая работу в цифровом и в аналоговом режимах радиостанция диапазона VHF (136-174 МГц) с ценою под 40 тысяч рублей за штуку, а Kenwood TK-2140K - примерно аналогичная по параметрам и цене портативная радиостанция.
А вот что пишут о дальности связи владельцы радиостанций диапазона 27 МГц производства КБ Беркут:
Viktor Shelestov
Cпасибо автору за его рации. В болотах Полесья, в условиях влажного и плотного леса держит связь Штурман 180 на 9 км уверенно.
(уточню - Виктор работал с 50-см антеннами суперфлекс new).
Или такой отзыв:
Игорь Иванов 17.01.2021
Добрый день, вкратце про сегодняшний тест двух радиостанции Штурман-180, на улице -14, лес, на деревьях кухта, чистый смешанный лес: 1. С короткой 14 см антенной удаление 4 км - связь идеальная, далее под крутую горку, под горкой 4,7 км, имеется шипение, поставили антенну 33 см, связь слышна, далее удалился на 6,2 км, учитывая, что нахожусь под горой, товарищ на одну повесил съёмный проволочный противовес - все слышно, можно разговаривать, небольшое шипение. 2. решили дальше потестить, удаление 7,1 км у меня антенна 33 см, у товарища 33 см + съёмный проволочный противовес, небольшое шипение, но можно разговаривать, понять разговор. Замеры проводили путем сбрасывания спидометра на автомашине, удалялись по прямой, вдоль просек, в момент разговора, углублялись в лес на 100-150 м для объективности.
Меня вообще удивило то, что на удалении 3,5-4 км слышно друг друга, как с соседнего помещения, при чем с короткой антенной
Такая разница в дальности радиосвязи радиостанций разных диапазонов частот в условиях плотного леса легко объясняется с точки зрения законов физики.
Не знаю, в каком объёме уважаемый "племянник-комментатор" изучал физику (лично я - в объёме ФизФака и аспирантуры МГУ) - постараюсь в этой статье без "заумствований", понятным языком изложить основные нюансы.
Есть такое явление, как "диэлектрический нагрев" - в результате межмолекулярного трения полярных молекул воды, входящих в состав всей лесной зелени - веток, стволов, коры, хвои, листвы; летом - листвы и травы, зимой - снега на ветках и сугробов), энергия радиоволны переходит в тепло.
Кстати, нагрев продуктов в микроволновых печках происходит также за счёт диэлектрического нагрева. Большинство бытовых микроволновых печей для работы использует излучение с частотой 2450 МГц, а вот многие промышленные СВЧ печах для нагрева используют частоты около 900 МГц и даже ниже (например, в США чаще всего 915 МГц). Не так уж сильно отличается от частоты UHF (400-480 МГц) раций, не правда ли?
Обусловленные диэлектрическим нагревом потери энергии радиоволны резко возрастают с ростом частоты (в интервале от единиц МГц до единиц ГГц при увеличении частоты наблюдается резкое увеличение поглощения энергии).
В цифрах - на том расстоянии, на котором в диапазоне 30 МГц уровень поглощения энергии радиоволны плотным лесом составляет 48 дБ - на частоте 100 МГц - поглощение уже 86 дБ (измерено дотошными американцами).
При дальнейшем росте частоты поглощение продолжает усиливаться.
Что такое разница между уровнем поглощения в 86 дБ и в 48 дБ?
Поясню: при исходных одинаковых уровнях излучённой мощности сигнала на частотах 100 МГц и 30 МГц при распространении радиоволны через плотный лес уровень мощности принятого сигнала на частоте 100 МГц окажется примерно в 6300 раз (разница в 38 дБ соответствует разнице в уровне мощности примерно в 6305 раз) ниже мощности принятого сигнала на частоте 30 МГц из-за разницы в уровнях поглощения.
Следует учитывать, что разница в 38 дБ - между уровням поглощения на частоте 100 МГц и 30 МГц. Разница в уровнях поглощения на частотах 145 МГц и 27 МГц (а тем более 433/27 МГц) - гораздо сильнее (поглощение резуо усиливается с ростом частоты).
А если сравнивать 27 МГц и 145 МГц (тем более - 433 МГц) - результат будет ещё более шокирующим (для тех, кто громко кричит о том, что лучше VHF или UHF для связи в лесу ничего нет), т.к. с ростом частоты уровень поглощения энергии радиоволны плотным лесом резко усиливается..
Плюс низкочастотные радиоволны - в силу законов дифракции - способны обогнуть гораздо более протяжённые препятствия, что обеспечивает в условиях препада высот преимущество в дальности и стабильности радиосвязи низкочастотным радиостанциям.
Из факторов, работающих в сторону высокочастотных раций - следует отметить более высокую эффективность компактных антенн: в силу меньшей степени укорочения компактных антенн относительно полноразмерных эффективность компактной высокочастотной антенны в целом выше, чем у компактной низкочастотной антенны (но и тут есть нюансы - в диапазоне 145 МГц штатные антенны применяются широкополосные, с полосой около 40 МГц (должны с запасом перекрыть рабочий диапазон 136-174 МГц).
А в диапазоне 27 МГц хорошие антенны (штатные компактные антенны импортных портативных раций - типа Алан 42, President Randy II/III и т.п. - к категории "хороших" не относятся) - например, компактные штатные антенны производства КБ Беркут - имеют полосу всего на уровне 1 - 1,5 МГц (в зависимости от вида антенны) и гораздо более высокое резонансное усиление по частоте (15-20 дБ) - что частично (не полностью, но в существенной степени) компенсирует разницу в степени укорочения.
К тому же не стоит "сбрасывать со счетов" формулу Фрииса для дальности радиосвязи.
В формулу Фрииса входит длина радиоволны в метрах - и дальность связи прямо пропорциональна длине волны в метрах. Если бы антенны в диапазонах 145 МГц и 27 МГц были с одинаковым коэффициентом усиления, определяемым степенью укорочения - то в соответствии с формулой Фрииса при одинаковой мощности передатчика дальность связи на частоте 27 МГц (11 метров) была бы в 5,5 раз больше, чем на частоте 145 МГц (2 метра длина волны).
Тогда как дальность радиосвязи в плотном лесу (не при связи с холма на холм, а при работе в самом лесу) у радиостанций диапазона 145 МГц не превосходит 2-3 км - радиостанции Штурман-180 с 14-см антеннами работают в лесу в FM (режиме частотной модуляции) на 3-5 км в зависимости от условий, а с входящей в комплект поставки 33-см антенной флекс с установленным противовесом - по многочисленным отзывам работают обычно на уровне 7 км.
С антенной длиной 50 см - суперфлекс new c противовесом - много отзывов о связи в лесу (причём не с холма на холм) на 10-15 км.
Рации 145 МГц в плотном лесу (не с холма на холм - когда радиоволна идёт над лесом - у 27 МГц нет никакого преимущества, а именно при связи в самом лесу) даже с длинными четвертьволновыми (в диапазоне 145 МГц) 50-см антеннами дальше 3 км не работают. В условиях редколесья - могут работать гораздо дальше. С холма на холм - и на расстоянии 5 км, и 7 км может быть связь. А вот в плотном лесу о высокой дальности и стабильности радиосвязи на высоких частотах можно забыть.
В ситуации использования ещё более высокочастотных радиостанций (UHF - 400-480 МГц) дальность и стабильность связи падает гораздо сильнее, чем в диапазоне 145 МГц, т.к. уровень поглощения энергии радиоволны плотным лесом резко усиливается. Редко в плотном лесу при использовании UHF радиостанций удаётся связаться на расстояние, превышающее 1,5-2 км. При этом - как и в случае с VHF - при работе с холма на холм можно обеспечить связь и на 5 км, а порой и на 10 км (если холм достаточнго высокий).
Отсюда много проведённых "как бы независимыми блогерами" тестов, нахваливающих ту или иную модель высокочастотной радиостанции того или иного бренда, где в качестве точки или обеих точек связи выбран редкий сосновый бор без подлеска (такие бывают только на досточно высоких холмах). "Независимые блогеры" показывают (как бы не лукавя, хотя профиль рельефа в тесте не указывают никогда), что данная модель высокочастотной рации "работает в лесу на 5 км (а то и больше)", получают своё спонсорское вознаграждение и все довольны. И блогер как бы не соврал, и заказчик доволен. Недовольны только те, кто вместо стабильной радиосвязи в реальном плотном лесу получил пшик...
А вот в умах "племянников" (отсылаю к автору комментария) создаётся чёткое убеждение, что лучше, чем диапазоны VHF (136-174 МГц) или UHF (400-480 МГц) для связи в лесу просто не существует...
Собственно, в видео - к которому пришёл комментарий от "племянника" и которое размещено вверху статьи - приведены два проведённых теста радиосвязи в разных условиях.
- Один из этих тестов был проведён на расстоянии 6,9 км между контрольными точками но при благоприятном рельефе местности (у радиоволны есть возможность для распространения над лесом), половина расстояние - город с малоэтажной застройкой, половина - лес.
Профиль рельефа в видео приведён - привожу также в этой статье (фото выше).
В таких условиях связи "обычные" (с мощностью передатчика 5-10 Вт) хорошие по параметрам супергетеродины (Motorola, QuanSheng) диапазонов VHF/UHF между собой связаться не смогли.
А вот экстремально мощные (24 Вт) радиостанции Leixen UV-25D (на базе RDA чипа) при использовании достаточно длинных антенн (с одной стороны теста - полноразмерная четвертьволновая 50-см антенна, с другой - штатная 38-см антенна, как бы "компактная") связались между собой без каких-либо проблем.
Смогли связаться между собой и супергетеродины диапазона 27 МГц производства КБ Беркут - Штурман-180 с 14-см антенной с одной точки проведения теста и Егерь-Р180 (такие же параметры приёмо-передающего тракта) с 50-см антенной суперфлекс new с другой точки
- Второй тест, приведённый в данном видео, был проведён в условиях плотного леса с перепадами высот и у радиоволны не было возможности распространяться над лесом.
Ни одна из высокочастотных радиостанций (включая 24 Вт-ный Leixen UV-25D как со штатными 38-см антеннами, так и с удлинённой 124 см "тактической" антенной) на расстоянии 2,8 км не смогли связаться между собой.
А вот пара радиостанций диапазона 27 МГц Штурман-180 с 14-см антенной/ Егерь-Р180 с 33-см антенной работали без проблем.
В разных условиях оптимально применение радиостанций разных диапазонов частот. Если в городе лучше работают высокочастотные радиостанции - то в условиях плотного леса (особенно с перепадами высот, т.к. законы дифракции никто не отменял: радиоволна в диапазоне cb - 27 МГц в состоянии обогнуть препятствие в 16 раз более значительное, чем в диапазоне UHF и в 5,5 раз более значительное, чем в диапазоне VHF) гораздо лучше работают низкочастотные радиостанции - во-всяком случае, имеющие наиболее продвинутые (относительно зарубежных конкурентов) параметры радиостанции производства КБ Беркут.
В ситуации, когда у радиоволны нет возможности для распространения над лесом (на при связи с холма на холм) у низкочастотных радиостанций есть существенные преимущества в дальности и стабильности радиосвязи, если между точками связи расположены полосы плотного леса.
Приведу тес в тяжёлых условиях радиосвязи на расстоянии до 10 км, в данных условиях только радиостанции диапазона 27 МГц Штурман-180/ Егерь-Р180 смогли обеспечить радиосвязь, а импортные высокочастотные (включая экстремально мощные - 24 Вт - Leixen UV-25D - с полноразмерными антеннами связаться не смогли):
Если Вы интересуетесь радиосвязью - ставьте лайки и подписывайтесь на канал Конструкторского Бюро Беркут - разработчика и производителя средств радиосвязи.
Спасибо!