Найти в Дзене

Рации для леса: аналоговые или цифровые, высокочастотные или низкочастотные? Теория и практика

Оглавление

Подавляющая часть пользователей раций в настоящее время применяет для связи в лесу дешёвые рации диапазонов #VHF/#UHF (различные модели баофенгов, ретевисов и т.п. китайских производителей).

Многие из них уверены, что ничего лучше для леса и нет. Мало того, подавляющая часть "эффективных менеджеров-продавцов" навязывают клиентам, выбирающим рации для работы в лесу, также высокочастотные портативные радиостанции (обычно цифровые, более именитых брендов - и зачастую далеко не дешёвых...). Часто при этом обещают запредельную дальность связи в лесу... Так, приведу отзыв попавшего на такого "эффективного менеджера" покупателя "лучших раций для леса":

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 по аппаратуре, о которой написан этот комментарий - #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.

Т.е. в условиях плотного леса с перепадами высот дорогие высокочастотные радиостанции (как с цифровой, так и с аналоговой модуляцией) не смогли обеспечить дальность связи, превышающую 2 км (тогда как продавцы обещали аж 30 км).

А что же пишут пользователи о работе в лесу с рациями диапазона 27 МГц (низкочастотными) с адекватными параметрами?

Вот отзыв-комментарий покупателя радиостанций Штурман-180 об их работе с 50-см антеннами суперфлекс new:

Viktor Shelestov
Cпасибо автору за его рации. В болотах Полесья, в условиях влажного и плотного леса держит связь Штурман 180 на 9 км уверенно.

А как же разнообразные ролики тестов как бы независимых блогеров о тестах работы в лесу, в которых высокочастотные VHF (136-174 МГц), а то и вовсе UHF (400-480 МГц) рации чудесным образом связываются в лесу на 5 км и далее?

Ларчик открывается просто - эти тесты проводят в ситуации связи холм-холм - когда радиоволна распространяется не по самому плотному лесу (крайне эффективно поглощающему энергию высокочастотных радиоволн), а над лесом (почти без потерь).

Да, при связи с холма на холм высокочастотные #рации могут обеспечить высокую дальность связи - но не при работе в самом лесу...

Из-за эффекта диэлектрического нагрева вся лесная зелень (хвоя, кора, ветки и стволы деревьев, летом - листва и трава, зимой - снег на ветках и сугробы: всё, что содержит полярные молекулы воды) плотного леса крайне эффективно переводит в тепло высокочастотное радиоизлучение (кстати, тот же механизм используется для нагрева продуктов в микроволновках - и в его эффективности каждый имел возможность убедиться).

Как измерили дотошные американцы - сравнив уровень поглощения энергии радиоволны плотным лиственным лесом на частотах 30 МГц и 100 МГц - разница в уровне поглощения энергии на этих частотах составляет 38 дБ (более 6300 раз по мощности).

Т.е. если на опушке леса установлены две радиостанции с одинаковой мощностью передатчика, одна из которых работает на частоте 30 МГц, а вторая - на частоте 100 МГц, а где-то в плотном лиственном лесу выбрана контрольная точка - то уровень мощности сигнала на частоте 100 МГц, дошедшего до этой точки, окажется примерно в 6300 раз слабее уровня мощности сигнала на частоте 30 МГц.

А при дальнейшем росте частоты уровень поглощения энергии радиоволны продолжает резко возрастать - т.е. о какой-то стабильной и дальней связи в плотном лесу (не с холма на холм, а в самом лесу) на частотах диапазона UHF (400-520 МГц) остаётся только мечтать, да и рации диапазона VHF (136-174 МГц) - хотя и работают в лесу лучше раций UHF - не могут сравниться по дальности и стабильности связи с адекватно (имеется в виду параметры приёмо-передающего тракта и антенн) сделанными низкочастотными радиостанциями...

Мы регулярно проводим тесты разных радиостанций разных диапазонов частот в разных условиях связи. В лесу - не при связи с холма на холм, а при работе в реальном плотном лесу - рации диапазона 27 МГц производства КБ Беркут обеспечивают гораздо более дальнюю и стабильную радиосвязь, чем любые (в т.ч. экстремально мощные - например, 24 Вт-ные VHF/ 20 Вт-ные в UHF радиостанции LEIXEN UV-25D с длинными 38-см штатными и даже 124-см "тактическими" антеннами) импортные портативные рации
Мы регулярно проводим тесты разных радиостанций разных диапазонов частот в разных условиях связи. В лесу - не при связи с холма на холм, а при работе в реальном плотном лесу - рации диапазона 27 МГц производства КБ Беркут обеспечивают гораздо более дальнюю и стабильную радиосвязь, чем любые (в т.ч. экстремально мощные - например, 24 Вт-ные VHF/ 20 Вт-ные в UHF радиостанции LEIXEN UV-25D с длинными 38-см штатными и даже 124-см "тактическими" антеннами) импортные портативные рации

К статьям в моём блоге приходили как-то комментарии от одного любителя VHF/UHF баофенгов, смысл которых сводился к тому, что даже поисковики из отряда Лиза Аллерт в лесу используют такие рации, а не рации #cb - 27 МГц (следовательно, по его логике, лучше высокочастотных баофенгов для связи в лесу ничего нет).

Приведу часть переписки с реальным поисковиком из отряда Лиза Аллерт:

Здравствуйте
Я являюсь участником поисково спасательного отряда Лиза Алерт Ставропольского края
У нас часто бывают поиски на пересеченной местности, в лесу, овраг и мы используем радиосвязь как единственный способ связи где нет покрытия сотовой связи
Но используется 70см диапазон иногда 2 метровый его эффективность в лесу сводится к нулю... А ещё почему мы его используем так как мы все участники Лиза Алерт - добровольцы, и все траты из личных возможностей каждого,поэтому исользуем баофенги из за доступной цены. Но на практике эта связь не оправдывает наши потребности.
Мы как участники направления связи в ПСО Лиза алерт хотели бы перейти на 27МГц, рассматриваем рации вашего производства
Но цены отпугивает многих участников....

К сожалению, мы не имеем технической возможности конкурировать по ценами с дешёвыми #RDA рациями типа баофенгов:

  • приёмо-передающая часть баофенгов состоит из пары компонентов, недорогого RDA чипа и выходного каскада, и нет нужды в регулировке квалифицированными специалистами на дорогостоящем оборудовании. Схема приёмо-передающей части современной портативной радиостанции диапазона 27 МГц, выполненной по схеме супергетеродина, состоит из нескольких десятков, а иногда - сотен компонентов (так, приёмо-передающая плата радиостанции #Штурман-200М, выпуск которой планируется начать этой осенью, состоит из более чем 400-х компонентов - это не считая нескольких десятков элементов на плате модуля управления (обвязки управляющего работой рации микроконтроллера - маленького компьютера с микропроцессором и перифирией). У портативных радиостанций диапазона 27 МГц, производимых КБ Беркут, гораздо более высокая стоимость комплектации, плюс есть необходимость в квалифицированном труде регулировщиков на дорогостоящем оборудовании.
  • китайские производители в настоящее время практически полностью освобождены от налогов: уплачиваемые налоги в Китае им компенсируют налоговыми вычетами при экспорте продукции, а никаких налогов в России они не платят. Мы же несём налоговую нагрузку по полной программе. И когда мы закупаем зарубежную комплектацию (которой в наших рациях довольно много - около 50%, в некоторых моделях больше, в некоторых меньше. Пока существенно увеличить долю отечественных компонентов не получается из-за низкого ассортимента и высоких цен, хотя ситуация и не такая аховая, как была в конце 90-х) - мы платим таможенные сборы. А китайцы свои баофенги через алиэкспресс продают, чаще всего, без каких-либо таможенных платежей.

Т.е. ценовую конкуренцию с баофенгами мы заведомо проигрываем. Но это не означает, что баофенги - лучший выбор радиостанций для леса. Самый дешёвый - да, но далеко не самый лучший.

Приведу в качестве примера несколько проведённых в разных условиях связи, в разные времена года тестов работы в лесу раций разных диапазонов частот: отечественных производства КБ Беркут диапазона 27 МГц и импортных - разных производителей, дешёвых и дорогих, аналоговых и цифровых - диапазонов VHF (136-174 МГц) UHF (400-480 МГц).

Во всех этих (и многих других) тестах, проведённых в условиях плотного леса с перепадами высот, высокочастотные рации (в т.ч. с экстремально высокой - до 24 Вт у #Leixen UV-25D - мощностью и экстремально (до 124 см) длинными "тактическими" антеннами) не смогли обеспечить дальнюю и стабильную связь, тогда как рации диапазона 27 МГц производства КБ Беркут работали стабильно.

А вот когда особенности рельефа (связь с высоких точек) позволяли радиоволне распространяться над лесом (минуя активно поглощающий энергию высокочастотных радиоволн плотный лес) мощные высокочастотные рации - типа тех же радиостанций Leixen UV-25D - работали более чем хорошо, приведу тест работы на 6,9 км:

Часто апологеты применения в лесу высокочастотных раций апеллируют к тому, что степень укорочения относительно полноразмерных (четвертьволновых) антенн у компактных штатных антенн раций диапазона 27 МГц сильно больше, чем у высокочастотных "собратьев".

Из это они делают вывод, что укороченные антенны в диапазоне 27 МГц абсолютно не эффективны и ставят жирный крест на любых портативных рациях диапазона 27 МГц.

При этом они не принимают во внимание пару обстоятельств.

Во-первых, штатные компактные антенны раций диапазона VHF (136-174 МГц) имеют полосу эффективности около 40 МГц, а диапазона UHF (400-480/520 МГц) - от 80 до 120 МГц. Сделать узкополосную антенну с высоким резонансным усилением по частоте в этих диапазонах частот не получится по ряду причин. Резонансное усиление по частоте в любых штатных компактных антеннах высокочасотных радиостанций слабо выражено.

А штатные компактные антенны производства КБ Беркут, применяемые в рациях производства КБ Беркут, имеют полосу эффективности - в зависимости от типа антенны - от 1 до 1.5 МГц и резонансное усиление по частоте 15-20 дБ.

Это в существенной степени (хотя и не полностью) компенсирует разницу в коэффициентах усиления компактных антенн разных диапазонов частот, связанную с более высокой степенью укорочения относительно полноразмерных антенн.

Во-вторых, рекомендую внимательно разобраться с формулой максимальной дальности связи Фрииса, справедливой для антенн с круговой направленностью излучения для идеальных условий (да, в лесу условия не идеальные - но зависимость от частоты, фигурирующая в ф-ле Фрииса для антенн с круговой направленностью излучения - остаётся):

Формула Фрииса для определения максимально возможной дальности радиосвязи в идеальных условиях при использовании антенн с круговой направленностью излучения
Формула Фрииса для определения максимально возможной дальности радиосвязи в идеальных условиях при использовании антенн с круговой направленностью излучения

Согласно ф-ле Фрииса максимально возможная дальность связи при прочих равных прямо пропорциональна длине радиоволны в метрах.

Т.е., например, при использовании антенн с одинаковыми коэффициентами усиления Gt/Gr - например. полноразмерных четвертьволновых - на частоте 27 МГц (11 метров) максимальная дальность связи будет в 16 раз выше максимальной дальности связи в диапазоне UHF (0,7 метра).

Кстати, легко подтверждается в независимых тестах - например, в тесте фирмы Радиал (производящей достаточно эффективные антенны в разных диапазонах частот - они тестировали свои базовые походные антенны "быстрого развёртывания" собственного производства в диапазонах 27 МГц (проверяли с рациями #Штурман-180) и 446 МГц (проверяли с импортными высокочастотными рациями)

Пр связи в лесной местности с базовыми антеннами (с примерно одинаковыми коэффициентами Gt/Gr), установленными на одинаковой высоте, рации 27 МГц Штурман-180 обеспечили чёткую и качественную радиосвязь (явно далеко от предела дальности), а рации диапазона 446 МГц связаться на смогли.

Так вот, вглядевшись в ф-лу Фрииса можно легко увидеть, что даже при более высокой степени укорочения компактных антенн относительно полноразмерных и, соответственно, меньших значениях Gt/Gr при работе на низких частотах (большая длина волны в метрах) максимальная дальность связи может оказаться более высокой при работе на низких частотах из-за того, что значение длины волны (в метрах), входящего в формулу дальности, на низких частотах гораздо выше.

И разумеется, нельзя забывать про отмеченное выше резонансное усиление по частоте - только хорошо разработанные и сделанные компактные низкочастотные антенны адекватно работают.

Для демонстрации приведу независимый тест от убеждённого противника портативных раций диапазона 27 МГц как класса (не забывающего в каждом своём ролике, касающемся 27 МГц, это повторять) Алексея Игонина. Он проверил работу на передачу портативных cb раций в "связке" с базовой.

С одной стороны была базовая радиостанция с индикатором уровня принимаемого сигнала, со второй стороны - портативные рации со штатными компактными антеннам: считающаяся лучшей среди зарубежных портативок диапазона 27 МГц Stabo xh9006e (она же President Randy II) и отечественная Штурман-90 (ныне снята с производства, у современных моделей шире функционал и несколько более эффективная штатная антенна флекс увеличенной до 33 см длины):

Так вот, гордость зарубежных производителей - по мнению многих знатоков "лучшая портативная Сиби (27 МГц) рация всех времён и народов" Stabo xh9006e (она же President Randy II) - при работе со штатной 20-см антенной обеспечила при приёме на базовую радиостанцию 0 "кубиков" уровня сигнала (при не лучшем качестве модуляции).

А отечественная радиостанция Штурман-90 (в комплектацию которой входило две антенны - предназначенная для удобства ближней связи ультракомпактная 14-см антенна и предназначенная для дальней связи 30-см антенна флекс с противовесом) при работе с 14-см антенной обеспечила 1 "кубик" (с хорошим качеством модуляции), а при работе с 30-см флексом с противовесом - 5 "кубиков" (и хорошее качество модуляции).

Т.е. нельзя "грести под одну гребёнку" все компактные антенны диапазона 27 МГц - антенны производства КБ Беркут сильно превосходят по эффективности импортные "аналоги". Как, собственно, и все без исключения параметры приёмо-передающего тракта - они у радиостанций производства КБ Беркут сильно превосходят параметры импортных аналогов - портативных раций диапазона 27 МГц.

Про сравнение работы на передачу - хорошо видно на примере приведённого выше независимого теста от недображелателя cb (27 МГц) портативок Алексея Игонина.

А сравнить качество приёма сигнала рации Штурман-180 с ультакомпактной 14 см антенной и рации Alan 42 DS (наиболее популярной и известной в России среди импортных портативок диапазона 27 МГц) со штатной 20-см антенной можно, посмотрев видео:

К этому видеопоступали комментарии, смысл которых сводился к тому, что "рация алан 42 хорошая, это штатная антенна плохая".

Я считаю, что производитель несёт ответственность и за портативную радиостанцию, и за поставляему с ней штатную антенну (не стоит оценивать рации по принципу "Если бы губы Никанора Ивановича да приставить к носу Ивана Кузьмича").

Но для таких комментаторов я всё-таки провёл тест, в котором #Alan 42 DS работал с эффективной 19-см антенной производства КБ Беркут (результат был лучше, чем со штатной 20-см антенной, но всё-равно сильно уступал Штурману-180 с 14-см антенной):

В заключение хочу сказать пару слов о работе в условиях перепадов высот. В соответствии с законами дифракции низкочастотные радиоволны способны обогнуть гораздо более протяжённые препятствия (холмы, плотные группы деревьев), чем высокочастотные (так, в диапазоне 27 МГц разпер огибаемых препятствий в 16 раз больше, чем в диапазоне 433-446 МГц).

Это опять же влияет на более дальнюю и стабильную радиосвязь в условиях леса с перепадами высот и делает использование низкочастотных радиостанций предпочтительным.

Если дешёвые высокочастотные баофенги в плотном лесу "умирают" обычно на отметке 1-1,5 км (при этом в условиях открытого пространства дальность может достигать и 10 км), то самые мощные (например, 24 Вт-ные LEIXEN UV-25D в диапазоне VHF/ 145 МГц, с длинной эффективной 38-см штатной антенной) в ряде тестов показал максимальную дальность связи в плотном лесу (не с холма на холм - а именно в лесу) на уровне 2,5-2,7 км.

Что касается портативных раций диапазона 27 МГц - по многочисленным отзывам клиентов-покупателей (да и проведённых мною тестов) при работе в лесу без сильных источников техногенных электромагнитных помех обычная дальность при использовании ультракомпактных 14-см антенн составляет 3-4 км, при работе с штатными 33-см флексами с противовесами - 6-8 км, а при использовании дополнительных удлинённых 50-см антенн суперфлекс new - есть отзывы о связи в лесу на дальность, превышающую 10 км.

Если использовать радиостанцию с функцией репитера, установленную с эффективной базовой антенной - можно обеспечить зону работы - на частоте репитера - портативных раций диапазона 27 МГц со штатными антеннами в несколько десятков км.

Если Вы интересуетесь радиосвязью - ставьте лайки и подписывайтесь на канал Конструкторского Бюро Беркут - разработчика и производителя средств радиосвязи.

Спасибо!