Выходим на радиолюбительские диапазоны 2 м и 70 см
15 июля 2019
Немного теории
Требуется сказать пару слов о терминологии, поскольку она немного запутана.Ультракороткими волнами (УКВ) называется огромный диапазон частот от 30 МГц до 3000 ГГц. Он включает в себя диапазоны метровых волн (МВ, длина волны 1-10 метров, или в частотах — от 30 до 300 МГц) и дециметровых волн (ДМВ, длина волны 10-100 см, частота от 300 МГц до 3 ГГц). МВ также известны под именем ОВЧ, очень высокие частоты (VHF, very high frequency). Аналогично, другое название ДМВ — УВЧ, ультравысокие частоты (UHF, ultra high frequency). В английском языке часто используются термины VHF и UHF. В русском языке аббревиатуры ОВЧ и УВЧ почему-то не очень прижились, и часто говорят УКВ, имея ввиду оба диапазона. Далее по тексту под УКВ будут иметься ввиду исключительно радиолюбительские VHF и UFH диапазоны.
Как вам может быть известно, КВ преломляются в ионизированных слоях атмосферы и возвращаются на Землю. Благодаря этому на КВ возможны радиосвязи на тысячи и даже десятки тысяч километров. УКВ так не работают. Для них возможно тропосферное прохождение, но явление это сравнительно редкое. Поэтому обычно связь на УКВ возможна на небольшие расстояния, типично порядка 100 км. При использовании «экзотических» видов связи (например, через спутники) возможно провести QSO и на существенно большие расстояния. Но такие виды связи заслуживают собственных отдельный статей, поэтому пока что забудем о них.
В связи с написанным выше на УКВ типично работают с мощностью от 5 до 50 Вт, а не сотнями ватт, как на КВ. Использовать больше не имеет смысла. Кроме того, в диапазоне 70 см максимальная разрешенная мощность для радиолюбителей 1-ой и 2-ой категории составляет лишь 10 Вт, с некоторыми исключениями для соревнований. Подробности можно найти в приложении к решению ГКРЧ от 16 апреля 2018 г. № 18-45-02 [PDF].
Пусть УКВ не подходят для дальних связей, зато в плане стабильности им нет равных. Если есть связь на УКВ, то она есть 24/7, независимо от прохождения, и безо всяких там федингов, грозовых разрядов, и так далее. Кроме того, на УКВ нет проблем с высоким уровнем шума в эфире и «пайлапами».
Наличие между корреспондентами преград (высоких зданий, гор, и так далее) препятствует проведению радиосвязей на УКВ. Однако в городских условиях возможны радиосвязи посредством отражения радиосигнала от зданий. Допустим, ваш балкон выходит на восток и недалеко стоит высокое здание. Это здание может играть роль рефлектора, при помощи которого удастся связаться с корреспондентом, находящимся на западе. Также преграды можно обойти при помощи репитеров, о которых мы поговорим ниже.
Длины волн в УКВ-диапазонах существенно меньше, чем на КВ. За счет этого УКВ-антенны более компактны. Как следствие, большой популярностью пользуются носимые и автомобильные рации. Кроме того, на УКВ можно строить направленные антенны с большим коэффициентом усиления вполне вменяемого размера.
Ко всему сказанному следует добавить, что на УКВ обычно работают в FM. Это не то, чтобы было очень принципиально, но является еще одним отличием от КВ, где используется SSB.
Выбираем трансивер
Для УКВ существуют довольно дешевые рации китайского производства, например, от компании Baofeng. Но с такими рациями вас ждет целый ряд неудобств — низкое качество микрофона и динамика, урезанный функционал и неудобный для радиолюбительских целей интерфейс, малое время работы от аккумулятора, малая прочность корпуса, и так далее. Но хуже всего то, что такие рации часто не рассчитаны на работу с внешней антенной, установленной на крыше или балконе, а антенна на самой рации крайне неэффективна.Проблема заключается в том, что Baofeng’и представляют собой не полноценные аналоговые трансиверы, а строятся на базе интегральной схемы RDA1846 (даташит [PDF]). Это схема имеет сравнительно небольшой динамический диапазон по блокированию. Это означает, что если вы подключите к рации внешнюю антенну, приемник скорее всего окажется заблокирован мощными сигналами от местных теле- и радиостанций. Теоретически, это решается при помощи дополнительных фильтров. Но с практической точки зрения куда проще воспользоваться рацией от другого производителя, например, Yaesu, ICOM или Kenwood.
Важно! С хорошей вероятностью никаких радиосвязий с помощью какой-нибудь Baofeng UV-5R вы не проведете. Проверено на личном горьком опыте.
При выборе трансивера будет не лишним поискать обзоры на интересующие вас модели. Многие радиолюбители выкладывают такие обзоры на YouTube. Список рекомендуемых YouTube-каналов ранее я приводил в заметке Проходим квест на получение позывного и регистрацию РЭС. Если новый трансивер не укладывается в ваш бюджет, имеет смысл ознакомиться с объявлениями о продаже Б/У трансиверов, например, на доске объявлений qrz.ru.
Именно так я и приобрел свою рацию, Kenwood TH-D72A (мануал [PDF]):
Это далеко не новое, но весьма качественное устройство. Оно особенно интересно тем, что является чуть ли не единственной настоящей full duplex рацией. То есть, пока вы передаете в диапазоне 2 м, рация может продолжать принимать и воспроизводить сигнал на втором канале в диапазоне 70 см (при включенной функции DUP). Это особенно удобно при работе теми самими «экзотическими» видами связи.
Также в рации есть GPS, поддержка APRS и наверняка какие-то еще полезные функции, в которых я пока не разобрался. Как и большинство портативных радиостанций, Kenwood TH-D72A работает на мощности не более 5 Вт. Как мы скоро убедимся, для работы на УКВ этого вполне достаточно.
Fun fact! Несмотря на то, что рация больше не производится, Kenwood продолжает выпускать для нее обновления прошивок.
Учитывая уникальность рации, тот факт, что владелец продавал ее вместе с зарядным устройством KSC-32, тангентой SMC-34, запасным аккумулятором и чехлом, а также крайне привлекательную цену, покупка была совершена безо всяких раздумий. Сделка прошла без проблем — устройство приехало быстро и в полностью исправном состоянии.
Делаем антенну
Дэфолтные антенны большинства портативных радиостанций ни на что не годятся. Антенна Kenwood TH-D72A — не исключение. Антенный анализатор EU1KY показывает следующие графики КСВ:
При построении таких графиков необходимо держаться за корпус антенного анализатора. Дело в том, что для нормальной работы антенне нужно человеческое тело, выполняющее роль противовеса. Если не держаться за корпус, графики получатся еще хуже. Как видите, резонанс немножечко промазал на двойке, всего-то на «какие-то» 15 МГц, а на 70 см КСВ не опускается ниже 2.4. В общем, антенна довольно скверная.
Было решено изготовить полноразмерную антенну на диапазон 2 метра и разместить ее на балконе. Во-первых, к такой антенне не будет вопросов по поводу ее эффективности. Во-вторых, можно будет спокойно работать на двойке зимой, находясь в тепле и уюте. В-третьих, по технике безопасности во время передачи рядом с антенной не должно быть людей. Сейчас это не так критично, поскольку я работаю на 5 Вт. Но в будущем я могу обзавестись трансивером и помощнее.
Схема подходящей антенны из кабеля RG58 была найдена в блогах австралийских радиолюбителей John, VK2ZOI и Andrew, VK1NAM:
Антенна представляет собой обыкновенный диполь, только расположенный вертикально. В отличие от КВ, на УКВ требуется следить за поляризацией. Обычно радиолюбители используют на УКВ вертикальную поляризацию, поэтому и требуется вертикальный диполь. Жила кабеля играет роль верхнего плеча антенны, а внешняя сторона экрана кабеля — роль нижнего плеча. Отсекающий дроссель представляет собой девять витков кабеля на каркасе 25 мм.
Fun fact! Иногда на УКВ работают в телеграфе и SSB, при этом принято использовать горизонтальную поляризацию. Однако большинство современных УКВ-трансиверов поддерживают только FM. Телеграф и SSB в основном поддерживаются в трансиверах, способных работать как на КВ, так и на УКВ. В качестве примеров таких трансиверов можно назвать Yaesu FT-991A и ICOM IC-7100. Цифровыми видами связи тоже работают, с той разницей, что их используют для дальних связей, и потому поляризация не важна.
Сначала был изготовлен походный вариант:
Антенна была сделана чуть длиннее, чем указано на схеме, а затем подрезана по минимуму КСВ на диапазоне:
Как видите, антенна имеет относительно неплохой резонанс и на 70 см. В этом диапазоне она работает на третьей гармонике. Это не лучшая антенна для 70 см, хотя бы по той причине, что отсекающий дроссель совершенно не рассчитан на эту частоту. В частности, при запитке антенны через пару метров коаксиального кабеля, график КСВ существенно изменяется. Но при необходимости антенна позволяет производить радиосвязи и в этом диапазоне (проверено!).
После настройки антенна была целиком помещена в трубу из ПВХ. С обоих концов труба была закрата кусочками губки, а сверху — накрыта крышкой. Крышку я напечатал на 3D-принтере, но с тем же успехом подошла бы крышка от кефира или кусочек стеклотекстолита. Все отверстия, кроме нижнего, были заклеены эпоксидкой. Нижнее отверстие я заклеивать не стал на случай, если в антенну все-таки как-то попадет влага. При таком раскладе ей будет куда стекать.
Антенна была закреплена на балконе аналогично тому, как ранее я закреплял КВ-антенну OPEK HVT-400B:
В отличие от КВ, на УКВ для питания антенн кабель RG58 не походит. Вместо него следует использовать RG213. При использовании 30 метров RG58 аттенюация сигнала на 144 МГц составляет [PDF] 6.2 дБ, а на 450 МГц — 10.6 дБ. У RG213 она составляет 2.8 дБ и 5.2 дБ соответственно. Впрочем, если кабель короткий, всего пара метров, то сойдет и RG58.
Дополнение: Еще для работы на УКВ иногда применяют кабель RG223. Аттенюация сигнала в 30 метрах такого кабеля составляет около 4 дБ на 144 МГц и 8.2 дБ на 450 МГц. По толщине кабель сравним с RG58.
Выходим в эфир
Вызывная частота в диапазоне 2 метра — 145.500 МГц. Просто заходите, и делаете общий вызов, как на КВ. Отвечают не всегда. Но если так без особого фанатизма вызывать утром перед работой и вечером после, то люди регулярно отвечают. Конечно, при условии, что вы используете нормальный трансивер, эффективную антенну, и правильные кабели, как было описано выше.На 70 см все чуточку интереснее. Официальной частотой общего вызова является 433.500 МГц. Однако данная частота попадает в LPD-диапазон 433.05-434.79 МГц и в Москве на ней стоит сильнейшая помеха. Альтернативной частотой является 432.500 МГц. Но эта частота попадает в интервал 430-433 МГц, который запрещено использовать в радиусе 350 км от центра Москвы. Насколько я смог выяснить, среди московских радиолюбителей есть договоренность использовать в качестве вызывной частоту 436.500 МГц. Также можно попробовать так называемую «аптечную» частоту, 436.600 МГц.
Fun fact! Как и на КВ, на УКВ встречаются радиохулиганы, многие из которых ведут себя в эфире, скажем так, некорректно. Моя жизненная философия — если встретил в эфире такого человека, ни о чем с ним не разговаривай и убедись, что стоишь как можно дальше по частоте :)
Эксперименты показывают, что в городских условиях диапазон 2 метра работает заметно лучше диапазона 70 см. Хотя радиосвязи удается провести и там, и там. Не исключаю также, что дело в моей антенне, которая не особо предназначенна для работы на 70 см.
Работаем через репитеры
Часто радиосвязи на УКВ проводятся через репитеры. Репитер — это устройство, которое принимает ваш сигнал на одной частоте и повторяет его на другой. Обычно антенна репитера устанавливается где-то высоко, где она может принять сигнал от многих радиолюбителей, а передача с репитера осуществляется на большой мощности. Это одна из причин, почему выше было сказано, что 5 Вт вполне достаточно для работы на УКВ. Задача сводится к тому, чтобы достучаться до репитера. А он уже обеспечит вам хорошую мощность и зону покрытия.Часто репитеры «открываются» при помощи определенного тона. Тон — это низкочастотный сигнал, который подмешивается к вашему голосу при передаче. Основными стандартами передачи тона являются CTCSS и DCS.
Тон не является паролем к репитеру. Это скорее защита от дурака. Допустим, некий радиолюбитель находится на равном расстоянии между двумя репитерами, использующими одинаковые частоты. При помощи тона один из репитеров может понять, что радиолюбитель обращается к нему, и принять сигнал. Второй репитер, использующий другой тон, поймет, что сообщение адресовано не ему, и проигнорирует сигнал. Без тона радиолюбитель работал бы одновременно на двух репитерах, и, сам того не желая, мешал бы работе коллег.
Проще всего узнать о действующих локальных репитерах, спросив о них местных радиолюбителей. Также можно поискать по каталогам репитеров, хотя бы на том же qrz.ru. Но информация в каталогах зачастую либо устаревшая, либо попросту неверная.
Понятно, что для работы через репитер рацию необходимо соответствующим образом настроить. Рассмотрим эту настройку на конкретном примере. Знакомый радиолюбитель говорит, что в вашем городе работает репитер с входом на частоте 145.050 МГц и передачей на 145.650 МГц (канал R2), тон 88.5 Гц. Вы используете рацию Kenwood TH-D72A. Спрашивается, как попасть на репитер?
Нажимаем VFO и выставляем частоту 145.650 МГц. Идем в MENU → Radio → Repeater → Offset Freq, вводим здесь 0.6 МГц, то есть, разницу между частой передачи и приема репитера. Жмем зелененькую кнопку F, и затем SHIFT (находится на символе звездочки, слева от нуля). На экране загорается плюсик. Он означает, что при передаче к текущей частоте будет прибавляться указанная ранее offset frequency. Но нам нужно, чтобы частота вычиталась. Снова нажимаем F, затем SHIFT. Знак плюса сменился на минус. Можно проверить, что все работает, как нужно, быстро нажав и отпустив PTT. Во время передачи частота должна автоматически меняться на 145.050.
Настраиваем тон. Для этого нажимаем TONE (находится на цифре 8). Загорается буква T. Она означает, что рация будет передавать тон CTCSS, но не будет требовать его для открытия шумодава (squelch). Если вы хотите, чтобы рация проверяла тон и при приеме, вы можете перевести ее из режима T в режим CT повторным нажатием TONE. Таким же образом можно переключиться на использование DCS вместо CTCSS. Далее нажимаем кнопку F. Переходим к выбору Tone Freq. Указываем 88.5 Гц, сохраняем.
Теперь чтобы не потерять настройки, нажимаем F, и затем M.IN. Сохраняем в ячейку памяти. Теперь вы можете перейти из режима VFO в режим MR и переключаться между сохраненными каналами. Это намного удобнее, чем постоянно настраивать частоты и тона вручную. При желании ячейке можно присвоить имя в MENU → Memory → Name (работает только в режиме MR). Долгим нажатием MR можно перейти в режим непрерывного сканирования сохраненных каналов.
Если все было сделано правильно, теперь вас должны слышать люди на репитере. Проверить связь до репитера можно коротким нажатием PTT. После того, как вы отпустите PTT, репитер еще какое-то время будет передавать несущую, которую вы и услышите. Если несущей нет, то либо репитер не принимает ваш сигнал, либо был неправильно настроен тон, либо репитер не работает. Если несущая есть, то все хорошо.
Fun fact! При некоторой доли везения до репитера возможно достучаться 5-ю ваттами на антенну, расположенную внутри дома.
Понятно, что при использовании другой рации настройка будут отличаться. Но принцип будет таким же, и я думаю, что вы без труда разберетесь.
