Турклуб им. Смирнова   |   Weekly - все выпуски   |   Напишите нам

Kоротко.  Вышел очередной выпуск приложения и выпуск "ответов" членов клуба на предыдущие выпуски (выпуск "ответов" также содержит информацию о том чем же в реальности закончились ситуации, описанные в выпусках 14 - 16).

  Выпуск 17. Технические аспекты походной радиосвязи в USА

Этот обзор ни в коей мере не претендует на полноe изложениe. Скорее это попытка собрать некоторые технические сведения о радиостанциях, доступных в US и пригодных для радиосвязи в походе.

Я также рекоммендую прочесть выпуск Weekly 4, созданный по лекции Бориса Ратинова, посвященной использованию радиостанции.
 

1. DISCLAIMER.
______________

1.1 Никогда полностью не доверяйте сложному инженерному устройству вроде раиостанции: техника имеет тенденцию ломаться в самых неподходящих ситуациях. Всегда нужно продумывать альтернативный способ коммуникации.

1.2 Цель обзора - поделиться опытом и собранной информацией в надежде, что она будет полезна. Поскольку я не "professional" в этой области, я бесусловно могу допустить ошибки.
 

2. Обзор некоторых важных понятий.
____________________________________

Для того чтобы корректно оценить возможности того или иного вида радиостанции, необходимо остановится по крайней мере на двух очень важных их характеристиках:
 - частота несущего (радио) сигнала (диапазон волн);
- вид модуляции (способ, которым ваша речь меняет параметеры несущего   
  радиосигнала).
 
 2.1 Частота несущего сигнала. Исключительно важна по двум причинам:
    - сильно влияет на прохождение сигнала в неидеальных условиях;
    - определяет размеры оптимальной антенны;
  - разные диапазоны сильно отличаются загруженностью / уровнем помех.
 
 Частота несущего сигнала выражается в HZ (1Hz - одно колебание в секунду). Иногда вместо частоты радиосигнал характеризуется длиной волны в метрах (расстояние, которое успевает пробежать свет / радиоволна за время одного колебания). Связь между длиной волны и частотой обратно пропорциональная, "F" (частота) = "C" (скорость света) / "lyambda" (длина волны).
 
 Наиболее интересные диапазоны частот (примерно):
  - HF (короткие волны) 1.5MHz - 30MHz (160m - 10m)
  - VHF 30MHz - 200Mhz (10m - 1.5м)
  - UHF 200MHz - 1GHz (1.5м - 30cm)
 
 
 2.2 Вид модуляции влияет на:
  - эффективность использования батареек;
  - помехоустойчивость (к естественным и искусственным помехам);
  - разборчивость речи;
  - удобство;
 
 Наиболее интересные виды модуляции и их особенности:
  - CW "CodeWord", ака код Морзе;
  - AM "Amplitude Modulation", самая древняя после кода морзе;
  - SSB "Single Side Band", самая эффективная и неудобная речевая
  модуляция;
  - FM "Frequency Modulation", самая популярная в коммерческих рациях;
  - DIGITAL ("cell phones", и.т.д.).
 
 Небольшая сравнительная табличка (упрощенно):
 Вид  Эфективность  Рзборчивость  Пример  Диапазон 
 
 CW      EXC+            NA              HAM RADIO               HF+
 AM      POOR            GOOD            CB                      HF
 SSB     EXC             POOR            CB, HAM RADIO           HF
 FM      GOOD            EXC             FRS, GMRS, HAM RADIO    VHF/UHF
 _________________________________________________________________________
 
 
 2.3 Условия прохождения радиоволн.
 Радиоволны и свет - колебания электромагнитного поля. Почти всем явлениям
 распространения радиоволн можно привести аналогию со светом:
 
- Затухание волн в среде (экспоненциально зависит от расстояния).
 Любая среда - воздух, вода, деревя, камень - до определенной степени
 поглощает радиоволны. В некоторых средах это затухание пренебрежимо
 мало (воздух). В других средах (дерево, камень, вода) это затухание
 значительно и может сократить дальность радиосвязи на порядки.
 Металл практически не пропускает радиоволны. По аналогии со светом такие
 среды можно условно назвать прозрачными, полупрозрачными и
 непрозрачными. Как правило, чем выше частота, тем более выражен
 эффект затухания.
 
 - При использовании ненапраправленной антенны энергия радиоволны
 ослабляется с расстоянием в вакууме (пропорционально квадрату
 расстояния). Поэтому увеличение мощности в 10 раз увеличивает радиус
 действия (!при прочих равных!) в лучшем случае в 3 раза. (Я
 сознательно опускаю направленные антенны - это отдельный и большой
 "subj.")
 
 - Отражение волн. Неоднородность среды может вызвать эффект отражения
 радиоволн. Неоднородностью может служить как скала, так и ионизированная
 атмосфера (этим пользуются "amateur" (радиолюбители) для связи за
 линией горизонта). К сожалению, в отличие от света, радиоволны
 отражаются от скал, холмов и.т.д. довольно плохо и в  труднопредсказуемом  
      ("бес компутера") направлении. Радиволны более высокой
 частоты отражаются несколько лучше.

 - Диффракция волн - огибание волной препятствия. В интересующих нас
 диапазонах (VHF/UHF)  -  мало.

NOTE: Для надежной радиосвязи важна прямая видимость! Это вдвойне важно для компактных радиостанций VHF/UHF диапазона о которых пойдет речь.

NOTE: Рекламируемый радиус действия радиостанций (например FRS 2ми, GMRS 5ми) имеет мало общего с реалностью. В реальности этот радиус варьируется в пределах 2 порядков в зависимости от условий радиосвязи. Пример: FRS радиостанции в пределах пряной видимости между вершинами гор могут обеспечить дальность связи > 10mi, в то же время в железобетонном здании связь может быть ненадежной уже в пределах 100 метров.
 

2.4 Оптимальная антенна.
Как грубую оценку размера оптимальной (с точки зрения эффективности) антенны можно использовать формулу ленгтх = лямбда (длина волны) / 4. Скажем, для диапазона CB 10m (27MHz) это штырь 2.5м. При уменьшении размера антенны ее эффективность сильно падает. Это сразу иллюстрирует одну из причин, почему CB-диапазон удобен на машине и плох как портабле радио.

NOTE: Без краиней ннужды не используйте самодельные антенны на предачу (если вы не специалист). Антенна должна быть согласована с выходным каскадом передатчика - иначе он может сгореть. По той же причине не включайте передатчик с отсоединенной антенной.

NOTE: Для максимальной дальности связи VHF/UHF радиостанциями стараитесь держать антенну дальше от тела - так ее эффективность выше. В идеальном случае прямой видимости старайтесь держать антенны двух радиостанций в одной плоскости (скажем вертикально).

2.5 Загруженность диапазона / помехи.
К сожалению, многие публично доступные диапазоны волн для радиосвязи черезвыцахино силно загружены. Екстремальныи пример - CB. С CB ситуация плоха еще тем, что радиоволны в диапазоне 27MHz отражаются от ионосферы и вы слышите треп сотен людей, которые могут находиться от вас на тысячи километров. Людей много, а каналов всего 40...

С FRS (Фэмилы Радио Сервис) ситуация лучше, ибо UHF диапазон исключает ионосферное прохождение, поэтому весь треп локальный (прямая видимость). Но, в связи с возрошей популярностью FRS, ситуация на крупных горнолыжных курортах, городах и местах популярного туризма постепенно приближается к CB.
 

3. Системы радиосвязи в US.
____________________________

В US Сыществует множество различных "system" связи. Каждая система индивидуальна утверждена FCC, которое строго определяет:
 - сетку частот;
 - разрешенный вид модуляции;
 - разрешенную мощность;
 - необходимость (или отсутствие таковой) приобретения лицензии на
 использование радиостанции;

Наиболее интересные системы связи для походов:
 - безлицензионные: CB, FRS
 - платная лицензия: GMRS
 - лицензия, требующая сдачи экзамена: хам радио

Кроме этого существует еще огромное кол-во служебных (государственных / коммерческих) систем, в.т.ч поисково-спасательная. Но их использовать запрещено,  если вы не работник / член оной организации.

NOTE: Насколько я знаю, в случае реальной "emergency" разрешается использовать любые доступные средства связи для подачи сигнала бедствия и помощи спасателям.

NOTE: Все описанные здесь системы радиосвязи официально можно использовать только на территории US.
 

Теперь по порядку:

3.1 CB (Цивил Банд).
Древний диапазон. Популярен среди тракеров. FCC его фактически перестало контролировать - народ вовсю использует нелегальные кВ-ранге передатчики при разрешенной мошности 5W. Демократия в действии ;-).

Сетка частот:
 40 каналов в диапазоне 27MHz/10m (HF).

Модуляция:
 1-40 AM, 37-40 разрешен SSB.

Разрешенная мощность передатчика:
 5W (AM).

Тип оборудования:
 стационарное, мобильное, носимое.

Положительные стороны:
 - приемлема (и дешева) для связи между машинами;
 - в дороге можно получить ценную информацию: как проехать, где засел
 милиционер с радаром, где кончается пробка;
 - можно попросить о помощи (чаннел 9), есть вероятность, что тебя  услышит кто-нибудь (если, правда, за шутку не примет);
 - из-за ионосферного прохождения иногда можно связаться с другим
 континентом ;-)

Отрицательные стороны:
 - диапазон чрезвычайно перегружен; в дневное время, а особенно в
 период повышенной солнечной активности (ионосферное прохождение), из-за
 огромной перегрузки может быть практически неиспользуем, кроме как на
 очень короткие расстояния.
 - необходимость длинной антенны делает CB валкие-талкие неудобными.
 С другой стороны, большинство CB в-т продают с крайне неэффективными
 короткими антеннами.
 

NOTE: При покупке антенны к CB не стремитесь к компактности, тут "size
маттерс" ;-).
 

3.2 FRS (Фэмили Радио Сервис).
Новый безлицензионный UHF диапазон. Популярность быстро растет. Не страдает недостатком CB - дальним прохождением радиоволн, а потому менее загружен.

Сетка частот:
 14 частот в раионе 460MHz/60cm (UHF)

Модуляция:
 FM

Разрешенная мощность передатчика:
 0.5W

Тип оборудойвания:
 носимое.

Положительные стороны:
 - очень компактные и удобные радиостанции, некоторые по размеру
 приближаются к пейджеру;
 - маленькая и относительно эффективная антенна;
 - FM модуляция обеспечивает более высокую разборчивость речи;
 - новые модели в режиме приема могут находится до нескольких суток на
 одних батарейках.
 - CTCSS ака "privacy codes" включают приемник, только когда у
 передающего выставлен такой же код (см. ниже)
 - на горе в пределах прямой видимости расстояние надежного контакта
 может быть несколько миль (редко до 10-15 миль)
 - куча всяких удобств типа "tone call", автоматического выключения
 питания и.т.д.
 - некоторые модели имеют транспондерные функции: способность
 автоматической связи между двумя станциями для определения,
 находятся ли обе станции в радиусе надежной связи, или для
 автоматического подтверждения тонального вызова ("smart call" на
 ICOM4008A);

Отрицательные стороны:
 - малая мошность у UHF диапазон ограничивает расстояние надежной
 связи в лесу примерно 0.5 - 1 мили, а вне прямой видимости в сложном
 рельефе и того меньше;
 - нелокальня связь практически исключена;
 

3.3 GMRS (Генерал Мобиле Радио Сервице)
Требуется покупка лицензии ($35 "filing fee" + $7/год, мин 5 лет). С
лицензией выдается позывной. Эксамен не требуется.

Сетка частот:
 15 каналов в раионе 460/60cm (UHF)

Модуляция:
 FM

Разрешенная мощность передатчика:
 5W

Тип оборудойвания:
 стационарное, мобильное, носимое.

Положительные стороны:
 - болшая, чем у FRS, разрешенная мощность обеспечивает
 несколько более надежную связь в лесу на неидеальном рельефе;
 - так же, как и FRS, FM модуляция обеспечивает более высокую
 разборчивость речи;
 - (для "technically inclined") можно работать через репеатер;
 - некоторые GMRS станции имеют ударопрочную конструкцию.

Негативные стороны:
 - стоимость лицензии;
 - станции несколько больше размером и тяжелее, чем FRS;
 - меньше всяких наворотов чем FRS (исторически FRS моложе);
 - более высокое энергопотребление, чем FRS, - меньше жизнь батареек.

3.4 Хам Радио (радиолюбительство).
Для получения лицензии требуется сдача экзамена. Для работы голосом на
VHF/UHF  - письменный экзамен (течнициан лиценсе), для работы на HF еще и знание
кода Морзе. 

Сетка частот:
 HF, VHF, UHF, MICROWAVE - несколько поддиапазонов в каждом диапазоне.

Модуляция:
 CW, AM, SSB, FM, PACKET, и.т.д.

Тип оборудойвания:
 стационарное, мобильное, носимое.

Для походов наиболее интересен VHF/UHF диапазон.

Положительные стороны:
 - очень большой выбор оборудования, есть совершенно замечательные
 для похода девайсы, например, YAESU FT-40 (UHF), FT-50R (VHF/UHF) -
 MIL SPEC. RADIO, маленькое (почти как "cell-phone"), мощное (5W), не
 боится ударов и воды (в пределах конечно);
 - очень большое кол-во каналов на VHF/UHF;
 - низкая загруженность, особенно UHF;
 - наличие диапазона VHF (меньшее, чем на UHF, затухание в лесу)
 - естественно репеатеры, "phone patches" и все такое.

Отрицательные стороны:
 - получение лицензии - это, до определенной степени, головная боль;
 - каздый оператор должен иметь лицензию.

NOTE: Возможна переделка некоторых "amateur" радиостанций для работы в
диапазоне FRS, но это нелегально.

NOTE: Среди вопросов на экзамене отнюдь не все глупые ;-). Тем, кому
радиосвязь нужна серьезно, экзамен может быть весьма полезен хотя бы как
повод почитать книжку.
 

3.5 "Cell phone".
Работает иногда в очень странных местах. Например, в Моабе на тропинках, с
которых видно верхушки ЛаСалле моунтаинс (там стойт "cellular" подстанция).

NOTE: Неоднократно отмечалось неоправданное понижение критериев безопасности
походов при наличии "cell phone". Типа, лезь куда угодно - все равно можно
позвонить и тебя снимут.
 

3.6 Иридиум ("satellite phone").
Если денег много и жизнь дорога, говорят, что и правда везде работает. Я год
назад играл с прототипом (приятель в Мотороле работал) - тогда еще не все
спутники были запущены и приходилось ждать, когда пролетит, и быстро-быстро
говорить ;-). Сейчас - не знаю.
 

4. Доступное / рекоммендуемое оборудование.
________________________________________________

4.1 CB.
В связи с древностью диапазона оборудование разных пройзводителей особенно
не отличается. Из приличных производителей CB можно назвать:
 UNIDEN
 COBRA
 MIDLAND
 CHEROKEE
 RADIO SHACK

"Top of the line" модели поддерживают SSB модуляцию. Если совсем некуда
деньги девать  - UNIDEN GRANT XL считается одной из лучших CB станций. Я
лично не сторонник дорогих CB.

CB "walkie-talkie" я лично не рекоммендую: много батареек, вес, размер, неэффективная антенна (либо эффективная но очень неудобная).
 

4.2 FRS.
Три вещи которые важны при покупке FRS "walie-talkie":

 - Наличие CTCSS (привацы цодес) - без них вы будете слышать весь треп на
 выбранном канале. CTCSS не добавляет каналов (!), он всего лишь
 запрещает прием чужих радиостанций. При попытке одновременной работы
 двух радиостанции на одном канале с разными "privacy codami" результат
 непредсказуем (вероятно победит сильнейшая ;-)). Еще есть
 альтернативная ситема DCS (диджитал цодед скуелч); она не хуже, но, к
 сожалению, несовместима с CTCSS (большинство);
 - Жизнь батареек в режиме приема. FRS в-т как правило бувают двух
 типов: под 4ксAAA или 3ксAA. У первых громче звук, у вторых больше жизнь
 батареек (заметно). IMHO жизнь батареек важнее. Идеально, если у рации
 есть разъём внешнего питания (таких мало);
 - Мощность станции должна быть не менее 0.3 - 0.5W (таких большинство)

Рекоммендуемые пройзводители FRS станции:
 KENWOOD
 ICOM
 MOTOROLA
 CHEROKEE
 MIDLAND

Рекоммендуемые модели:
 ICOM 4008A (у меня такие). Использует 3AA (очень економичен), есть
 CTCSS, транспондер и относительно водозащищенный корпус.
 
 KENWOOD UBZ-LF14. Похож на 4008A, но без транспондерных функций. Один из
 самых дешевых FRS с CTCSS.

 KENWOOD UBZ-AL14 (ы моего знакомого такие). Очень дешевыи ($69/паир) но
 без CTCSS. К сожалению использует 4AAA.

 MOTOROLA Талкабоут 250, 280. Говорят - ничего, но меня удручает их
 внешний вид ;-)

4.3 GMRS.
Я с ними не работал, но к ним относится почти все, сказанное о FRS, в том числе о CTCSS (но разрешенная мощность выше).

Производители все те же:
 KENWOOD
 ICOM
 MOTOROLA
 ALINCO
 MIDLAND

Рекоммендуемые модели:
 KENWOOD ФрееТалк XL. Крепкий корпус, возможность работы через репеатер.
 

4.4 VHF/UHF аматеур "handheld transievers" (HT)
Тут выбор велик и интересен (тема для отдельного разговора). Но нужна лицензия (у меня лично нет). Не могу не отметить такие перлы, как YAESU FT-50R, FT-40, но увы...
 

5. О батарейках и аккумуляторах.
_________________________________

Большинство портативных радиостанции о которых шла речь используют батарейки формата AA либо AAA. Сучествует несколько разновидностей таких батареек:

5.1. "Heavy-Duty" ("Carbon-Zink") батарейки.
Наиболее дешевый вид одноразовых батареек. В связи с низкой энергоемкостью (в 2-3 раза ниже, чем у "alkaline") эти батарейки для походов не рекомендуются.

5.2 "Alkaline" ("Alkaline-Manganese") батарейки.
Наиболее распростарненная одноразовая батарейка. Приличная энергоемкость, умеренная цена. Основной недостаток - не лыбит холода. Энергоемкость при -20C снижается раз в 5-10 по сравнению с +20C. На морозе такие батарейки желательно держать в тепле.

5.3 "Lithium" AA батарики.
Выпускаются одной фирмой - "Energizer" тип L91 (не путать с E91). Очень интересная батарейка для зимних походов - гораздо меньше подвержена влиянию холода, чем "alkaline": энергоемкость при -20C падает всего в 1.5-2 раза. В нормальных условиях энергоемкость этой батарейки чуть больше "alkaline", а вес на 30% меньше. Недостаток - очень высокая цена (~$3 штука). Купить ее можно в специализированных магазинах, фотомагазинах, например, здесь.

5.4 "Rechargable Alkaline".
Похожа на обычную алкалине батарейку, но допускает до 20 циклов перезарядки. Полный разряд не рекомендуется: снижает срок службы. Энергоемкость чуть меньше, чем у простой "alkaline".

5.5 "NiCd" аккумулятор.
Допускает несколько сотен циклов перезарядки (полныи разряд OK). Энергоемкость раза в 2-2.5 ниже, чем у "alkaline" батарейки. На холоде работает лучше, чем "alkaline". Обладает заметным саморазрядом (0.5-1% в день). Напряжение меньше, чем у "alkaline" (1.2V вместо 1.5V), но в процессе разряда падает менее резко. Очень хорошо работает под сильной нагрузкой (мошная станция, фонарь, и.т.д.)

5.6 "NiMH" аккумулятор. Больше энергоемкость, чем у "NiCd", но все же меньше, чем у "alkaline" в 1.5-2 раза. Не любит холода. Саморазряд еще выше, чем у "NiCd".

NOTE: Для многодневных походов аккумуляторы / "rechargable" батарейки не дают преймущества (если негде их зарядить). В нормальных условиях >0C проще всего иметь лишний запас "alkaline" батареек.

NOTE: L91 может быть имтересна для зимних / экстремальных походов.

NOTE: В холодных условиях (<0C) батарейки желательно держать в тепле. Некоторые радиостанции имеют разъем внешнего питания, который можно присоединить к внешнему блоку батареек (держать его около тела). Такой "setup" в продаже я не видел, но, в принципе, можно сделать самому, например, используя блок батареек налобного фонарика, но это уже совсем другая история ...
 

Линки
_____

Где все это можно купить:
- FRS, GMRS, CB 
- FRS, хам радио ili tut
- Инфо по FRS.
- Инфо по GMRS

Мини-FAQ (+ свалка неструктурированной информации):
___________________________________________________

1. Что делает ручка "Squelsch" ?

Устанавливает порог уровня принимаемого сигнала, ниже которого выключается звуковой усилитель приемника (для экономии батареек и уменьшения производимого шума).

NOTE: Если порог стоит высоко, а сигнал слабый, вы вообще ничего не услышите - нужен компромисс.

NOTE: На большинстве FRS радиостанции "squelch" автоматический.

2. Что такое VOX ?

Это система автоматического включения пердатчика голосом говорящего. Обычно используется с внешним "headset"ом (микрофон + наушник), чтобы были свободными руки.

NOTE: VOX., как правило, срабатывает с задержкой в 0.5 - 1с (особенно в станциях с CTCSS или DCS). Поэтому начинайте говорить с какого-нибудь громкого междометия типа "ei" или "ale" чтобы система успела сработать.

3. Что такое "throat microphone" ?

Микрофон, который крепится на горле говорящего (повышенная помехоустойчивоть, но несколько неестественный голос).
 
 

Выпуск подготовил - Владимир Новичков
Отредактировала     - Юлия Жогина

Редактор "Weekly" - Вадим Учитель

Ваш отзыв: 

© 1999-2001 Smirnov Outing Club
Пишите нам: info@poxod.com