Когда речь заходит о походной радиосвязи, воображение сразу рисует компактный трансивер, легкий аккумулятор и антенну, которую можно намотать на руку. Но что будет, если подойти к вопросу радикально: взять 40 метров провода, набросить его на ближайшие кусты на высоте трех метров и попытаться провести голосовую связь на диапазоне 160 метров? Вопрос не праздный, особенно для тех, кто собирает QRP-технику своими руками и хочет понять, чего на самом деле стоят их пять ватт вдали от цивилизации.
Одно дело — получить красивые показатели на эквиваленте нагрузки в домашней мастерской, и совсем другое — выйти в поле, где нет ни мачт, ни радиалов, ни идеальной земли. Я не раз сталкивался с этой дилеммой и могу сказать, что реальность оказывается одновременно и сложнее, и интереснее, чем кажется на первый взгляд.
Давайте рассмотрим довольно экстремальный, но очень жизненный сценарий: диапазон 160 метров, частота около 1,8–2,0 МГц, антенна — примерно 40 метров обычного провода, растянутого между кустами и деревьями на средней высоте около трех метров. Никаких мачт, растяжек и системы радиалов. Передатчик — 10 мВт, 100 мВт, 1 Вт или 5 Вт, и интересует прежде всего голосовая связь. Именно последний пункт кардинально меняет всю картину.
Магия четверти волны и суровая реальность высоты
Почему вообще 40 метров провода так интересны на 160 м? Длина волны на 1,8 МГц составляет примерно 167 метров, а четверть волны — около 42 метров. То есть 40-метровый провод по физической длине почти идеально совпадает с четвертью волны. На бумаге всё выглядит прекрасно: почему бы не бросить такой провод и не работать?
Проблема кроется в высоте. Три метра — это всего лишь около 0,018 длины волны. Для 160-метрового диапазона такая антенна находится буквально возле земли, поэтому её нельзя сравнивать с нормальным полноразмерным диполем, поднятым на 20–30 метров. Потери в земле, окружающая растительность, способ питания и наличие противовеса становятся критически важными факторами. Но у такой антенны есть и любопытное свойство: она хорошо подходит для высокоуглового излучения — NVIS.
NVIS: когда сигнал уходит вверх, чтобы вернуться рядом
NVIS — Near Vertical Incidence Skywave, то есть связь с использованием почти вертикального излучения вверх. Сигнал уходит высоко в ионосферу, отражается и возвращается неподалёку от передатчика. Это совершенно другой механизм, чем обычная дальняя связь на низком угле излучения. Для походной связи это может быть очень полезно.
Представьте две группы туристов, находящиеся на расстоянии 50, 100 или 200 км. Для обычной УКВ-связи между ними может оказаться гора или просто кривизна Земли. Для NVIS рельеф гораздо менее критичен: сигнал уходит вверх, отражается от ионосферы и приходит обратно в районе корреспондента. ARRL описывает NVIS именно как стратегию выбора частоты и антенны для региональной связи; для низких диапазонов, включая 80 и 160 м, такой режим особенно интересен.
Компромисс низкого подвеса
Здесь возникает важный компромисс. Чем ниже провод относительно длины волны, тем сильнее он взаимодействует с землёй. Для нашей антенны: длина провода — около 40 м, длина волны — около 167 м, высота — около 3 м, что составляет всего около 1,8% длины волны. Поэтому КПД такой системы может оказаться весьма далёким от идеального.
В реальном походе это, однако, не обязательно катастрофа. На практике при QRP мы часто имеем дело не с проблемой «долетел ли сигнал до корреспондента», а с проблемой «слышит ли корреспондент мой сигнал выше уровня шума?» И здесь оказывается, что хороший приёмник и удачное прохождение иногда важнее нескольких децибел мощности. Практические отчёты радиолюбителей подтверждают, что даже низко расположенные проволочные антенны на 160 м способны работать как NVIS. В материалах ARRL встречаются как очень низкие проволочные антенны, так и походные QRP-установки на 160 м.
Почему мощность нельзя переводить в километры напрямую
Это одна из самых распространённых ошибок начинающих QRP-операторов. Если увеличить мощность с 10 мВт до 100 мВт, получаем увеличение в десять раз, то есть +10 дБ. Если 100 мВт → 1 Вт, то выйдет ещё +10 дБ. А переход 1 Вт → 5 Вт даёт всего около +7 дБ. Поэтому 5 Вт — это не «в 5 раз большая дальность».
Условно можно сказать, что увеличение мощности улучшает запас по сигналу, а уже этот запас может превратить «еле слышно» в «нормально разборчиво».
Голосовая связь: AM или SSB?
Для QRP это принципиальный вопрос. У AM значительная часть мощности приходится на несущую, которая сама по себе голосовой информации не содержит. При одинаковой мощности передатчика AM использует мощность менее эффективно, чем SSB. AM, однако, очень привлекательна для самодельщиков: относительно простая схемотехника, легко понять принцип работы, приятно экспериментировать, можно сделать очень простой передатчик, и при хорошем уровне сигнала звучит естественно. Для локальной связи AM вполне жизнеспособна. Но когда начинается борьба за каждый милливатт, её недостаток становится заметным.
SSB позволяет направить практически всю мощность передатчика в полезную боковую полосу. Для типичной SSB-телефонии используется полоса порядка 2,4–2,7 кГц. Например, ARRL приводит для типичной 160-метровой SSB-станции полосу 2,5 кГц и указывает чувствительность результата к режиму распространения. Поэтому для слабого сигнала SSB обычно значительно выгоднее AM. Именно поэтому знаменитые QRP-эксперименты на КВ так часто используют SSB.
Что касается FM, здесь необходимо сделать важное уточнение. Ранее я рассматривал NFM как третий вариант, но для данной конкретной задачи это было не совсем удачное сравнение. FM на 160 м не является тем режимом, на который стоит ориентироваться походному QRP-оператору. Основная проблема проста: FM требует определённого отношения сигнал/шум. Пока сигнал достаточно сильный — речь звучит отлично. Но когда сигнал постепенно ослабевает, FM не превращается плавно в слабую, но ещё разборчивую речь, как это часто происходит с SSB. Наступает порог — и связь быстро становится непригодной. Поэтому для дальности при малой мощности гораздо интереснее SSB.
Ориентировочная дальность: что реально ожидать
Теперь самое интересное. Ниже не следует воспринимать числа как «радиус действия». Это ориентировочная оценка практической разборчивой голосовой связи при нормальном прохождении. Очень многое зависит от времени суток, сезона, состояния ионосферы, уровня местных помех, влажности земли, расположения провода, наличия противовеса, чувствительности приёмника, опыта оператора, направления антенны и конкретной частоты.
Для 10 мВт SSB я бы ориентировался примерно на 5–20 км как вполне реалистичную цель, 20–50 км — уже очень сильно зависит от условий, 50–100 км — вполне возможно при хорошем прохождении, а значительно дальше — возможно как результат удачного прохождения, но не как гарантированная зона.
Для 100 мВт SSB: примерно 15–50 км — реалистичная рабочая зона, 50–100 км — вполне достижимо при хороших условиях, 100–200 км — уже сильно зависит от прохождения.
Для 1 Вт SSB: порядка 30–120 км — разумная ориентировочная зона, 100–200 км — вполне возможны хорошие связи, несколько сотен километров — уже во многом вопрос прохождения.
Для 5 Вт SSB: примерно 60–250 км можно рассматривать как ориентир для удачного походного варианта, 300–500 км и более возможны при хорошем NVIS-прохождении. Последние цифры особенно нельзя воспринимать как гарантированную дальность. Даже мощные станции на 160 м иногда сталкиваются с тем, что прохождение внезапно ухудшается. Отчёты ARRL по 160-метровым соревнованиям хорошо показывают, насколько сильно результаты зависят от конкретной ночи и состояния диапазона.
График: SSB
Условно картину можно представить так. Практическая дальность SSB
40 м провода / 3 м высота / 160 м выглядит следующим образом.
250 км | ●
| 5 Вт
200 км |
|
150 км |
|
100 км | ●
| 1 Вт
50 км | ●
| 100 мВт
20 км | ●
| 10 мВт
0 +--------------------------------
10мВт 100мВт 1Вт 5Вт
Это не физический закон и не график гарантированной дальности. Это удобная иллюстрация того, что увеличение мощности даёт запас по уровню сигнала, а не пропорциональное увеличение дальности.
А что будет с AM?
Для той же антенны AM обычно проиграет SSB. Ориентировочно такая ситуация заключается в следующем. При 10 мВт AM несколько километров — вполне реально, 10–20 км — возможно при хороших условиях, дальше — уже сильно зависит от прохождения и уровня шума. При 100 мВт AM примерно 5–25 км — рабочий ориентир, 50 км и более — уже хорошие условия. При 1 Вт AM порядка 15–60 км, при хорошем прохождении возможно значительно больше. При 5 Вт AM порядка 30–120 км, при хорошем прохождении — сотни километров. Но при сравнении с SSB одинаковой мощности преимущество обычно будет на стороне SSB.
График: AM против SSB
Для наглядности можно использовать следующую оценочную картину. Ориентировочная практическая дальность АМ значительно меньше, чем в SSB: на 10 мВт мощности — до 6 км на обычном AM с двумя полосами и несущей, и до 12 км в SSB; 100 мВт — до 15 и 35 км соответственно; 1 Вт — до 40 км и до 80 км; 5 Вт — до 80 км и до 160 км. Это иллюстративные средние оценки, а не реальные результаты измерений. На практике одна удачная ночь способна полностью перевернуть эту картину.
Самое интересное — 10 мВт
Многие смотрят на 10 мВт и думают: «Какая там вообще может быть связь?»
А вот здесь начинается самое интересное. 10 мВт — это всего 0,01 Вт. Но при высокочувствительном приёмнике и хорошем прохождении этого может хватить для связи на десятки километров. Причина в том, что дальность радиосвязи определяется не только мощностью. Условно: полезность сигнала = мощность + эффективность антенны + распространение − потери − шум. Если убрать лишний шум и получить хорошее прохождение, даже очень слабый передатчик может быть услышан. Именно поэтому QRP так интересно.
100 мВт — интересный компромисс
Если самодельный трансивер способен выдавать 100 мВт SSB, это уже совсем другая ситуация. Относительно 10 мВт мы получаем +10 дБ. На практике это может оказаться разницей между «слышу только отдельные слова» и «разговариваем нормально». Именно эти 10 децибелов и дают оценить слышимость и разбираемость выше. Для походной станции 100 мВт выглядит особенно интересно: аккумулятор маленький, радиатор практически не нужен, выходной каскад простой, а возможности уже вполне серьёзные.
1 Вт — золотая середина для экспериментов
Один ватт на 160 м — это уже вполне серьёзный QRP-сигнал. Относительно 10 мВт: +20 дБ, то есть в сто раз больше мощности. При этом передатчик на 1 Вт всё ещё можно сделать относительно компактным. Для самодельной станции 160 м это, пожалуй, наиболее интересный диапазон мощности: достаточно мощности для нормальной связи, но ещё сохраняется настоящий QRP-характер аппарата.
А зачем тогда 5 Вт?
Пять ватт — классический верхний уровень QRP. По сравнению с 1 Вт это ещё +7 дБ. И эти 7 дБ могут быть очень полезны. Представим, что корреспондент слышит ваш 1-ваттный сигнал с уровнем около порога разборчивости — 2 балла из 9 возможных. Дополнительные 7 дБ могут превратить его в уверенный сигнал. Именно поэтому 5-ваттные трансиверы настолько популярны. При этом уже не стоит ожидать, что переход с 1 до 5 Вт превратит связь на 50 км в связь на 250 км: взаимосвязь разниц мощностей и расстояний — величина логарифмическая, а не линейная.
Где здесь главное слабое место — антенна
Если говорить о данной походной конструкции, главный вопрос даже не в передатчике. Он в том, куда девается мощность. Дело в том, что 40-метровый провод на высоте 3 м находится очень близко к земле. Часть энергии неизбежно теряется. И вот здесь есть простой походный эксперимент. Попробуйте одну и ту же антенну на высоте 3 м, затем 5 м, затем 8 м. Мощность и частоту не меняйте. Очень вероятно, что увеличение высоты окажется заметнее, чем переход с 1 до 5 Вт. Но именно это и является преимуществом походной системы: не обязательно строить мачту. Если есть возможность забросить провод на ветку на 5–8 м — это уже может заметно изменить результат.
А если просто положить провод на землю?
Работать он может. Но это уже совсем другая антенная система. Для передающей антенны на 160 м контакт с землёй обычно означает дополнительные потери. Если есть возможность, лучше хотя бы немного поднять провод. Даже несколько метров имеют значение.
Нужен ли противовес?
Очень желательно хотя бы попробовать. Простейший походный вариант: 40 м активного провода + 10–20 м дополнительного провода в качестве противовеса. Его можно просто положить на землю. Не обязательно сооружать красивую систему из восьми радиалов. Именно это хорошо соответствует философии походного QRP: развернул — работаешь — свернул. Иногда даже один дополнительный провод противовеса заметно меняет токи в системе и потери. В материалах ARRL по 160 м также приводятся практические примеры временных антенн и подчёркивается польза даже одного радиала для временной системы.
Нужно ли делать 40-метровый провод резонансным?
Не обязательно. И это один из главных плюсов походной станции. Можно сделать 40 м провода → тюнер → передатчик. Провод получится достаточно близким к четверти волны на 160 м, но окружающая обстановка всё равно изменит его электрическую длину. Поэтому идея «отрежу ровно 41,7 м — и всё будет идеально» для походной антенны не особенно полезна. Провод лежит рядом с кустами, деревьями, землёй, иногда проходит возле металлических предметов. Его электрические параметры меняются. Гораздо практичнее иметь небольшой антенный тюнер.
Что выбрать самодельщику?
Если задача — именно самодельный голосовой QRP-передатчик, я бы разделил проекты следующим образом. 10 мВт интересен прежде всего как эксперимент: проверка схемы, эксперименты с антенной, проверка прохождения, соревнование «кто дальше на меньшей мощности», связь с хорошо оснащённым корреспондентом. Основной режим — SSB.
100 мВт — уже очень интересный походный вариант: небольшой аккумулятор, простой выходной каскад, мало тепла, хорошая QRP-эффективность. SSB становится действительно практичным.
1 Вт, на мой взгляд, — наиболее интересный уровень для самостоятельной конструкции. Это уже полноценная походная QRP-станция, а не просто экспериментальный передатчик. При наличии хорошего корреспондента можно рассчитывать на весьма серьёзные дистанции.
5 Вт — классический QRP. Если купить готовый КВ-трансивер на 5 Вт, главный вопрос уже не в передатчике. Львиную долю тут решают антенна и прохождение. Пять ватт на плохой антенне не обязательно будут лучше одного ватта на хорошей.
Почему 160 м не всегда лучший походный диапазон
Есть ещё одна сторона вопроса. 160 м требует очень длинной антенны. Наши 40 м — это как раз почти четверть волны. На 80 м те же 40 м уже превращаются примерно в полуволновой провод. А на 40 м это практически полноценная длина волны. Поэтому один и тот же кусок провода может быть очень интересным многодиапазонным походным элементом. И здесь возникает ещё более интересная тема: 40 м провода можно использовать на 160, 80, 40 и более высоких диапазонах через тюнер. Последний нужен для улучшения согласования — максимально приблизить КСВ антенны к единице.
На 80 м и 40 м изменится диаграмма направленности, высота антенны относительно длины волны станет значительно больше, а дальнее прохождение будет происходить уже иначе. Если главная цель — не эксперимент именно с 160 м, а максимальная универсальность походной станции, имеет смысл иметь трансивер, способный работать хотя бы на 40 + 80 м. 160 м оставить для региональной ночной связи и экспериментов.
Практический походный комплект
В итоге минимальный комплект может выглядеть почти смешно: маленький SSB-трансивер, аккумулятор, 40 м провода, 10–20 м провода для противовеса, небольшой тюнер, кусок верёвки, несколько карабинов, наушники. Пришёл на привал, зацепил верёвку за ветку, поднял провод на несколько метров, развернул противовес, подключил тюнер. И всё. Никаких мачт, растяжек и радиалов на пол-огорода.
Что я бы выбрал для такой концепции
Если задача именно «пришёл → поговорил → ушёл», то наиболее интересной комбинацией выглядит: 40 м провода + небольшой противовес + 100 мВт–5 Вт SSB. При этом 10 мВт — прекрасный эксперимент, 100 мВт — уже очень интересная походная мощность, 1 Вт — отличный компромисс, 5 Вт — максимум QRP-класса и хороший запас по сигналу. AM имеет смысл оставить тем, кто любит именно самодельную технику и простые схемы. А вот если главная задача — получить максимальную дальность при минимальном энергопотреблении, SSB выглядит значительно интереснее. Самодельная схема с SSB здесь заметно сложнее, чем классический АМ трансивер, — лучше всего купить готовую модель.
Главное, что стоит запомнить
Мощность не равна дальности. Для походного QRP на 160 м гораздо правильнее думать в терминах: мощность → эффективность антенны → уровень шума → прохождение → разборчивость речи. Именно поэтому 10 мВт на удачной антенне и при хорошем прохождении могут оказаться интереснее, чем 5 Вт на плохой. А 40-метровый провод, поднятый всего на несколько метров, несмотря на свою простоту, представляет собой вполне рабочий объект для экспериментов.
160 метров вообще очень подходит для таких опытов: диапазон требует большой антенны, но взамен позволяет экспериментировать с NVIS и региональной связью. Опыт радиолюбителей на 160 м показывает, что даже QRP и временные проволочные антенны способны давать интересные результаты. И в этом, пожалуй, главный смысл QRP: не в том, чтобы заменить 100 Вт на 5 Вт, а в том, чтобы заставить несколько милливатт сделать работу, которую от них никто не ожидал.
Небольшое замечание о разрешённой мощности
Для реальной работы обязательно нужно учитывать действующие правила радиолюбительской службы и свою категорию. В опубликованной Союзом радиолюбителей России таблице для 160 м указаны отдельные ограничения мощности; там же «все виды» включают CW, SSB и AM с оговоркой о недопущении помех соседним каналам. Поэтому приведённые в статье 1 и 5 Вт — технические уровни для сравнения QRP, а передатчик следует использовать только в пределах разрешённых параметров вашей радиолюбительской категории.