Эта статья является развернутым ответом на комментарий к видеообзору портативной радиостанции Штурман-180 от КБ Беркут.
Комментарий содержал несколько критических замечаний, в частности, о неэффективности компактных антенн на низких частотах (27 МГц) по сравнению с рациями диапазонов 145 МГц («двойка») и 433 МГц («семидесятка»), а также о необходимости использования непрактично длинных антенн для «сибишки» (рации CB-диапазона).
Разбор аргументов: лесная связь и законы распространения волн
Основное утверждение комментатора о проигрыше низкочастотных раций в лесу не учитывает ключевые физические явления. В условиях плотного леса с обилием влажной зелени и сложным рельефом радиоволны низкой частоты (27 МГц, длина волны ~11 м) имеют два фундаментальных преимущества:
1. Меньшее поглощение. Высокочастотные волны (145 МГц и особенно 433 МГц) интенсивно поглощаются полярными молекулами воды, содержащимися в листве и древесине, по механизму, аналогичному разогреву в микроволновой печи. Низкочастотные волны теряют в таких условиях на десятки децибел меньше энергии.
2. Лучшая дифракция. Благодаря большей длине волны, сигнал на 27 МГц способен эффективнее огибать естественные препятствия — холмы, склоны, группы деревьев. Радиоволна длиной 11 метров огибает препятствия, в 16 раз большие, чем волна УКВ-диапазона (70 см).
Многочисленные практические тесты, проведенные в лесу, подтверждают это: радиостанции Штурман-180 даже с компактной 14-сантиметровой антенной обеспечивали более стабильную и дальнюю связь, чем импортные УКВ/ДМВ рации (145 МГц и 433 МГц) как с компактными, так и с удлиненными антеннами. Важно отметить, что это преимущество реализуется только при грамотной инженерной реализации всего тракта, включая антенну. Многие импортные CB-рации не могут этим похвастаться.
Город против леса: нет универсального решения
Справедливости ради, в городских условиях картина меняется. Высокий уровень техногенных помех (преимущественно на низких частотах) и необходимость связи через окна и проемы в бетонных зданиях делают более предпочтительными рации UHF-диапазона (400-520 МГц). Таким образом, идеальной рации для всех условий не существует: для леса оптимальны низкие частоты, для города — высокие.
Миф о «нормальной» антенне и эффективность «коротышей»
Комментатор считает «нормальной» только антенну длиной в четверть волны (для 27 МГц это 2,75 м), утверждая, что компактные антенны бесполезны. Это упрощенный взгляд. Да, четвертьволновая антенна — это полноразмерный и эффективный вариант. Антенны меньшей длины являются укороченными, и их эффективность, вообще говоря, ниже.
Однако ключевой момент — компенсация. Укорочение можно частично скомпенсировать за счет резонансного усиления в узкой полосе частот. Антенны КБ Беркут для диапазона 27 МГц имеют полосу эффективности около 1 МГц и высокое резонансное усиление (для 14-см антенны — более 20 дБ). В то же время антенны широкополосных УКВ/ДМВ раций (чтобы охватить весь диапазон 136-174 МГц или 400-520 МГц) имеют очень низкое резонансное усиление.
Кроме того, при сравнении нельзя игнорировать саму длину волны. Согласно фундаментальной формуле Фрииса для идеальных условий, дальность связи прямо пропорциональна длине волны. Это означает, что при прочих равных, на частоте 27 МГц (11 м) потенциальная дальность примерно в 16 раз выше, чем на 433 МГц (0.7 м). Таким образом, даже с более укороченной антенной низкочастотная рация в лесу может выиграть у высокочастотной с менее укороченной антенной, благодаря комбинации меньшего поглощения, лучшей дифракции и физического преимущества самой длины волны.
Практика против теории: результаты тестов
Тесты на местности — лучшее доказательство. В одном из испытаний Штурман-180 с 50-см антенной поддерживал связь на 8.6 км в лесу, тогда как УКВ/ДМВ рации с антеннами сопоставимой длины — нет. В другом тесте в смешанной местности (лес и застройка) на дистанции 6 км Штурманы со штатными 33-см антеннами работали, а импортные высокочастотные рации — нет.
Утверждение о необходимости длинных противовесов также не соответствует действительности. Рации успешно работают как со съемными проволочными противовесами (60-90 см для увеличения дальности), так и без них. Для 14-см «коротыша» противовес не требуется вообще.
Отзывы пользователей подтверждают: в лесу с антеннами «суперфлекс new» (50 см) часто достигается дальность 10-15 км. В то же время владельцы даже дорогих профессиональных УКВ-раций (например, Kenwood) отмечают неустойчивую связь уже на 2 км в лесистой местности.
Заключение: не обманывать, а использовать
Фраза комментатора «физику не обмануть» абсолютно верна. Но вывод из нее противоположный. Мы не пытаемся обмануть законы природы — мы используем их в свою пользу. Знание о меньшем поглощении и лучшей дифракции низких частот в лесу позволяет выбрать правильный инструмент. Понимание компромиссов при проектировании укороченных антенн (узкополосность и резонансное усиление) позволяет создавать эффективные компактные решения для портативной связи.
Что касается предложения о создании портативной рации с SSB (однополосной модуляцией), то это сопряжено с трудностями при работе с компактными антеннами, имеющими высокую реактивную составляющую. FM-модуляция в этом плане более устойчива. Такая рация возможна, но потребует большего корпуса и будет раскрывать потенциал SSB в основном с длинными антеннами.
Если вы увлекаетесь радиосвязью, подписывайтесь на раздел Конструкторского Бюро Беркут — отечественного разработчика и производителя средств связи. Спасибо за внимание!
Больше интересных статей здесь: Туризм.
Источник статьи: Физику не обмануть. Лучше знать и использовать её законы (к вопросу об антеннах портативных раций).
