Хочу ли я просто “поболтать” с друзьями поблизости или связаться с удаленными станциями на другом континенте — CB-радио может предложить и то, и другое. Но что на самом деле влияет на дальность действия CB-радио? Мы разъясним это здесь.
Трудно сказать, какой из этих факторов является наиболее важным, поскольку почти все они влияют друг на друга. И во всех случаях “РЧ и любовь идут странными путями”. Иногда даже при максимальной мощности невозможно достичь соседнего села, а в других случаях всего 1 ватт мощности достаточно, чтобы достичь Южной Америки. Почему так?
Условия распространения радиоволн
Физика радиоволн является активной областью исследований с момента их открытия более 100 лет назад. Даже сегодня не все эффекты полностью поняты и, следовательно, только частично предсказуемы. Распространение радиоволн в значительной степени зависит от частоты. Для CB речь идет о частотах в верхнем диапазоне коротких волн, на уровне 27 МГц. Для этого диапазона коротких волн существует два возможных пути распространения: наземная волна и небесная волна.
Наземная волна
Наземная волна распространяется вдоль поверхности Земли. Она подвержена сильному затуханию, поскольку земля, камни и т. д. являются плохими проводниками электричества. Это сильно ограничивает дальность до нескольких или нескольких десятков километров. Фактическая дальность, достигаемая при распространении наземной волны, в основном зависит от мощности передачи, рельефа местности и расположения антенны или самой антенны. Однако существуют физические ограничения — даже при чрезвычайно высокой мощности передачи и идеальной антенне в конечном итоге дальше продвинуться невозможно.
Но иногда именно такой ограниченный диапазон и нужен. При общении с друзьями из местного клуба сигналы с большого расстояния могут мешать так же, как и помехи от грозы.
Типичная дальность распространения наземной волны для CB-радио составляет примерно от 5 до 30 км, в зависимости от условий.
Небесная волна
С другой стороны, неволновой радиосигнал подчиняется совершенно другим законам и может обеспечивать связь на расстоянии нескольких тысяч километров даже при умеренной мощности передачи. Радиоволны, излучаемые антенной, не только распространяются по поверхности Земли, но и расходятся вверх. Интенсивность этого явления зависит от типа антенны и ее настройки.
На своем пути вверх радиоволны в конечном итоге сталкиваются с отражающими областями ионосферы, окружающей нашу планету. Ионосфера — это область, расположенная высоко над атмосферой, на высоте от 80 до 400 км. Название происходит от процесса “ионизации”, который происходит в этой области. Это физический эффект, при котором молекула “освобождается” от своих электронов под воздействием сильного излучения. Если раньше молекула была электрически нейтральной с электронами, то после потери внешней электронной оболочки она становится электрически положительно заряженной.
И именно эта “ионизация” отражает радиоволны. Строго говоря, это не отражение, а дифракция и преломление, явления, хорошо известные из оптики.
Солнечные лучи прокладывают путь
Откуда берется излучение, ионизирующее молекулы? От Солнца! Наша центральная звезда каждую секунду производит невообразимое количество энергии, значительная часть которой доходит до нас в виде излучения. К счастью, ионосфера и атмосфера защищают нас от вредного воздействия этого излучения. На больших высотах эта энергия действует беспрепятственно и, таким образом, при определенных обстоятельствах вызывает ионизацию молекул воздуха, находящихся там. Эти “обстоятельства” очень сложны. Степень ионизации зависит от плотности молекул воздуха, активности солнца, угла, под которым солнечное излучение попадает на Землю, и т. д.
Таким образом, общий эффект небесной волны определяется отражением радиоволн на высоте от 80 до примерно 400 км. Эти отражения не имеют четких границ и со временем меняются. Когда они существуют, радиосигнал может отражаться и возвращаться обратно на поверхность Земли. А там? Отражается снова вверх, снова попадает на отражающий слой в ионосфере, направляется вниз и так далее. Примерно после 7 таких “прыжков” вы обогнали земной шар, создав всемирный радиотрафик на коротких волнах.
В диапазоне частот CB-радио 27 МГц при высокой солнечной активности довольно часто возникает ситуация, когда на высоте около 80-100 км образуются отражающие слои, так называемый E-слой. Из-за относительно небольшой высоты дальность ограничивается примерно 2000-3000 км; редко наблюдаются явления распространения сигнала через несколько отскоков. Однако сила отражения очень хорошая, что делает возможным идеальное соединение даже при очень низкой мощности всего в несколько ватт. В такие дни мы слышим радио такси из Москвы так же ясно, как соседа через три улицы. Эти эффекты иногда возникают очень кратковременно, спорадически, поэтому это явление небесной волны также называют Sporadic-E.
Существуют и другие эффекты отражения на больших высотах (так называемые F-слои), но они встречаются гораздо реже и обычно только в периоды высокой солнечной активности. Есть также эффекты, причины которых до сих пор не до конца ясны, например, так называемое трансекваториальное распространение (TEP), которое часто обеспечивает CB-радио отличные сигналы с севера на юг, например, из Европы в Южную Америку.
Что на самом деле определяет дальность передачи?
Подведем итоги. Наземная волна достигает примерно 5–30 км, в зависимости от антенны и местоположения. Небесная волна достигает примерно 400–2–3000 км, в редких случаях даже больше. Небесная волна сильно зависит от солнечной активности, а наземная — нет. И, как всегда, без хорошей, свободно стоящей антенны почти ничего не работает.
Когда ваш сигнал просто исчезает без следа
Область, в которой наземная волна больше не достигает, а небесная волна еще не достигает, называется “зоной пропуска”. В этой кольцеобразной зоне вокруг моего местоположения мой сигнал не слышен даже при максимальной мощности.
Антенна и все, что с ней связано
Для многих пользователей технология антенн сравнима с черной магией. Но это не так сложно, если следовать нескольким основным правилам.
Антенны подразделяются на направленные и всенаправленные. Конструкция направленных антенн обеспечивает формирование (связывание) электромагнитного поля в определенном направлении. Даже если говорить о коэффициенте усиления антенны, антенна не генерирует больше энергии, чем в нее вложено. Энергия просто связывается в определенном направлении. Всенаправленная антенна, напротив, распределяет всю энергию равномерно вокруг себя. Нельзя сказать, что одна конструкция лучше другой — все зависит от того, для чего она нужна.
Всенаправленная антенна лучше подходит, если я хочу равномерно охватить своих друзей, распределенных вокруг моего местоположения. Это не означает, что с ее помощью невозможны соединения на большие расстояния. Они возможны, просто реже и с большими трудностями.
Направленная антенна, однако, помогает на больших расстояниях, но только в определенном направлении. Это означает, что для максимальной гибкости я должен установить антенну так, чтобы она могла поворачиваться. В зависимости от размера антенны это может быть очень сложной задачей. В конце концов, антенна и мачта должны выдерживать даже шторм.
Как получить максимальную отдачу от вашей антенны
Как правило, можно следовать некоторым правилам построения антенн, которые обеспечивают лучший диапазон.
Антенна должна быть как можно выше и свободно стоящей. Поэтому лучше всего устанавливать ее на крыше дома, а если дом находится на холме – тем лучше. Хорошо, если рядом с антенной нет крупных твердых препятствий. Поэтому предпочтительно устанавливать ее над складским зданием с металлическими стенами и в любом случае подальше от всех электрических линий, металлических заборов и т. д.
Получите больше с помощью подходящего кабеля
Кабель к антенне должен быть как можно короче и настолько длинным, насколько это необходимо. Так что лучше взять более длинный кабель, если это позволит установить антенну в более подходящем месте. Кабель длиной всего 1 метр мне не пригодится, если антенна находится в подвале.
Кабель должен быть хорошего качества и не слишком тонким. Тонкие кабели имеют гораздо более высокое затухание, что более заметно в полевой силе приема, чем в передаче. Хорошие кабели имеют двойное экранирование, которое не только помогает защитить от помех в других телевизорах, но и защищает меня от помех со стороны соседей. Не стоит экономить и на разъемах, здесь есть значительные различия в качестве. Если у вас нет опыта в монтаже коаксиальных разъемов, то инвестиции в хороший кабельный сервис с установкой, безусловно, окупятся.
Как обеспечить надежную работу антенной системы
Антенная мачта и заземление также должны быть выполнены надлежащим образом; это касается вашей собственной безопасности. Наконец, следует отметить, что регулярная проверка антенной системы, примерно раз в год, очень полезна и может защитить от неожиданных помех. Многие корродированные кабельные соединения вызывали сильные помехи. Непосредственно на антенне это часто может полностью перекрывать полезный сигнал.
В долгосрочной перспективе помогает только сила?
Да, дорогая передающая мощность. Многие радиооператоры не спускают глаз с большого “горелки”, то есть большого передающего усилителя с высокой выходной мощностью. Мы можем быстро рассмотреть юридический аспект: в Германии, в зависимости от канала CB и модуляции, разрешено от 4 до 12 ватт. Существует также различие в том, как измеряется мощность, PEP или ERP. Подробнее об этом вкратце. Другими словами, более высокая мощность не разрешена, хотя она была бы очень полезна для лучшего диапазона.
Помимо юридического аспекта, физика также устанавливает простые ограничения. Всегда есть ситуации, когда большая мощность практически не помогает. Если рельеф местности неблагоприятный, даже с мощностью 1000 ватт я не смогу достичь соседней долины в горах. А если нет условий для распространения сигнала, я не смогу их создать даже с помощью “форсажа” — далекая страна останется недостижимой. Но при хороших условиях достаточно будет всего нескольких законных ватт.
При использовании усилителя необходимо учитывать и другие аспекты. Вероятность создания помех соседям значительно выше, устройства большие и тяжелые, требуется хорошее охлаждение и т. д.
Подводя итог, можно сказать, что да, в определенных ситуациях более высокая мощность передачи полезна и увеличивает вероятность надежной связи. Но высокая мощность не является панацеей, независимо от того, разрешена она или нет. Законодатель установил ограничения на мощность по веским причинам, чтобы в значительной степени избежать взаимных помех.
Почему SSB максимально увеличивает дальность
Действительно ли модуляция влияет на дальность? Да, и как! В CB-радио для голосовой связи (не для передачи цифровых данных) используются три различных типа модуляции: AM, FM и SSB. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что SSB — это модуляция, которая обеспечивает наибольшую дальность. Это связано с требуемой полосой пропускания (2,4 кГц для SSB по сравнению с 6 или 10 кГц для AM и FM). Однако более узкая полоса пропускания также означает более низкое качество голоса, но это цена, которую приходится платить. По сравнению с AM, вся мощность сосредоточена в четверти полосы пропускания, что явно позволяет достичь большего дальности. А по сравнению с FM соотношение еще более благоприятно для SSB. Однако вы теряете превосходное качество голоса и уменьшенные помехи FM.
Поэтому SSB является лучшим выбором для “DX”-трафика (на большие расстояния). Это не означает, что AM или FM не могут иногда достигать тысяч километров. Просто влияние хороших условий распространения сигнала гораздо больше, чем влияние модуляции.
Много власти – но кто-нибудь слушает?
В каждой области радиотехники есть “крокодилы” – с большим ртом, но маленькими ушами. Другими словами – очень высокая мощность передачи, но приемник “глухой”. Конечно, чувствительность и производительность приемника должны быть адаптированы к мощности. Какая польза, если меня хорошо слышат в Аргентине, но я не могу принимать сигналы оттуда?
Современные CB-радиостанции, как правило, имеют хорошие приемники с точки зрения чувствительности и управления АРУ. На фактическую чувствительность практически невозможно повлиять, ее можно только периодически проверять. Может случиться так, что вход приемника будет поврежден в результате разряда молнии поблизости, что значительно снизит чувствительность. Существуют предусилители, но из-за высокого уровня собственного шума и перегрузки входа приемника они приносят больше вреда, чем пользы.
Различия в приеме существуют с дополнительными устройствами, такими как шумоподавление и шумоподавитель. Если радио не предлагает это напрямую, могут помочь дополнительные устройства, такие как фильтры от bhi, например. Также большое влияние оказывает положение антенны, например, если она расположена рядом с источниками помех, такими как линия электропередачи.
С правильной информацией для лучшего ассортимента
Хороший диапазон зависит от многих факторов, на некоторые из которых мы можем повлиять.
- Хорошая направленная антенна обеспечивает больший радиус действия, чем всенаправленная антенна, но только в одном направлении.
- Большая мощность обеспечивает больший радиус действия – если это разрешено законом. Существуют радиостанции с мощностью передачи 12 Вт и 4 Вт.
- Хорошее расположение антенны очень помогает – если кабель не должен быть чрезмерно длинным.
- Хороший кабель всегда помогает – без всяких «если» и «но».
- Хорошие условия для распространения являются наиболее важным фактором, но мы не можем на них повлиять. Однако мы можем узнать, каковы эти условия и как они могут измениться в ближайшие часы и дни.