Минидоклад - основы радиосвязи.

В данном докладе будут в основном перечислены практические аспекты аналоговой (голосовой) радиосвязи, теоретическая часть - только самая малость. Имеется еще цифровая радиосвязь – это сотовые телефоны, спутниковые телефоны и специальные радиостанции, их рассматривать не будем.

Радиосвязь основана на применении электромагнитных волн (радиоволн) в разных диапазонах частот. Радиоволна - по сути, это перенос электромагнитной энергии в пространстве.

Радиосвязь осуществляется при помощи радиостанций (приёмно-передающих устройств) и антенн.

Природа радиоволн близка к природе света (свет - это тоже электромагнитное излучение (волна), однако частота света намного больше частоты волн, применяемых для радиосвязи). Свет ближе к свойствам частиц (фотонов), нежели волны, однако это тоже электромагнитное излучение.

Антенна - это своего рода лампочка, которая "светит" радиосигналом.

Сигнал поступает от радиопередатчика в антенну (сигнал представляет собой электрический ток высокой частоты, который промодулирован информационной составляющей сигнала – голосом или азбукой Морзе). Антенна, когда по ней протекает этот высокочастотный ток, создаёт в окружающем пространстве электромагнитное поле (радиоволну). Эта радиоволна, попадая в зону антенны радиоприёмника, наводит в ней слабый электрический ток той же частоты, на какой работает радиопередатчик. Этот наведённый в приёмной антенне слабый сигнал усиливается в радиоприёмнике, фильтруется от посторонних помех и преобразуется к звуковой частоте, далее усиленный сигнал поступает в динамик (наушники). По мере удаления от антенны мощность радиосигнала падает пропорционально квадрату расстояния. То есть на расстоянии 1 км сила сигнала будет слабее в 2 раза, а на расстоянии 2 км - уже в 4 раза, а на расстоянии в 10 км уже в 100 раз! Однако это идеальные условия, которые бывают только в космосе. В земных условиях ослабление сигнала намного больше из-за следующих факторов:

- Поглощение энергии радиоволн поверхностью Земли.

- Препятствия естественные и искусственные на пути распространения волн.

- Высокий уровень индустриальных электромагнитных помех (в городе).

- Помехи от грозовых разрядов (весной и летом).

- Нестабильность отражающих свойств ионосферы (на коротких волнах).

Однако современные приёмники настолько чувствительны, что способны принимать очень слабые сигналы, но для этого необходимо иметь высокоэффективную антенну.

Основные характеристики радиосигнала это - частота и длина волны.

Частота в практической радиосвязи измеряется в основном в мегагерцах (1 МГц = 1000000Гц), а длина волны в метрах.

Длина волны = 300 / Частота в МГц (где 300 – это скорость света в вакууме 300 000 км/сек). Воздух для электромагнитного поля близок к свойствам вакуума, поэтому длина электромагнитной волны в воздухе близка к длине волны в вакууме. Но, к примеру, в воде длина волны будет меньше, хотя частота останется такая же, за счет меньшей скорости распространения.

Знать длину волны необходимо для того, чтобы прикинуть размеры антенны. Минимально возможная длина антенны, эффективность которой условно можно принять за единицу - это половина длины волны (Так называемый полуволновый диполь, который состоит и двух частей - излучающего проводника, длина которого равняется четверти волны и противовеса той же длины).

Существуют и укороченные антенны (например у портативных карманных раций), эффективность которых обычно не более 20% а то и меньше.

В радиосвязи, в зависимости от длины волны, радиоволны разделяются на длинные волны "ДВ" (диапазон частот от 0.1 МГц и до 1 МГц, длина волны от 3000м до 300 м), средние волны "СВ" (диапазон от 1 МГц до 2 МГц, длина волны от 300м до 150м), короткие волны "КВ" (диапазон от 2 МГц и до 30 МГц, длина волны от 150м до 10м), ультракороткие волны ”УКВ” (диапазон от 30 МГц и выше, длина волны от 10м и меньше). Границы диапазонов условно размыты.

Из всех этих диапазонов мы будем рассматривать только короткие волны (КВ) и ультракороткие (УКВ).

Длинные и средние волны не рассматриваем, поскольку из-за большой длины волны для них требуются очень громоздкие антенны, а дальность их распространения сильно зависит от мощности передатчика, поскольку эти волны очень сильно поглощаются поверхностью Земли и плохо отражаются от ионосферы. Для справки: эти радиоволны применяются в радиовещании, мощность передатчиков при этом измеряется в десятках а то и сотен киловатт, при очень больших и высоко подвешенных антеннах.

Диапазон УКВ будем рассматривать в диапазонах не выше 450 МГц (длина волны 70 см). На более высоких частотах эффективность радиосвязи сильно падает, поскольку длина волны настолько мала, что близка к свойству света, малейшее препятствие в виде дома или леса создает область радиотени.

Кроме того, оборудование на частоты выше 450 МГц намного дороже, особенно антенны.

Рассмотрение особенностей радиосвязи начнем с диапазона УКВ, то есть от 27 МГц и до 450 МГц, длинна волны от 10м и до 70 см. Почему? Потому что антенны в этих диапазонах имеют малые размеры, радиостанции имеют низкую стоимость и маленькие размеры.

Дешевые гражданские и любительские станции имеют 3 диапазона - 27 МГц, 145 МГц и 433 МГц.

Если покупать, то для диапазона 27 Мгц мощность передатчика необходимо выбирать не менее 10 ватт, а для 145 и 433 МГц не менее 5 ватт.

Портативные радиостанции на диапазон 27 МГц имеют очень малую эффективность из-за сильно укороченных антенн, поэтому покупать их не имеет особого смысла, на 27 МГц лучше использовать автомобильные варианты с мощностью не меньше 10 ватт и полноразмерной антенной типа "четвертьволновый штырь". Для этого же диапазона имеются в продаже автомобильные усилители на 100 ватт.

Автомобильные станции для диапазонов 144 и 433 МГц имеет смысл покупать мощностью 20-50 ватт.

Радиоволны на этих частотах распространяются в пределах прямой видимости и практически не огибают земную поверхность. Эта прямая видимость ограниченна складками местности и препятствиями. Далее рассмотрим практические аспекты использования УКВ диапазонов в зависимости от характера местности, типа антенн и высоте их расположения.