Маленькие хитрости и технические штучки

Николай КОРНЕВ RA3AN

«Чтоб долго жить, знать надобно немало
Два важных правила запомни для начала
Ты лучше голодай чем, что попало есть
И лучше будь один, чем с кем попало»

Омар Хайям

Коротковолновики на каждом этапе своего пути ставят перед собой конкретные задачи и цели. Это может быть выполнение условий дипломов, участие в местных и международных соревнованиях, проведение экспериментов, с целью проверки своих и чужих идей, а также простое общение в эфире. В зависимости от возраста, образования, достатка и наличия свободного времени на свое хобби, каждый выбирает для себя путь движения к намеченной цели. Конечно, без амбиций любое дело не будет иметь движения. Формула «хочу сразу и сейчас», в «нашем» деле связана с большими единовременными финансовыми затратами и быстрому удовлетворению. Но для большинства это нереалистично и они предпочитают двигаться постепенно, приобретая опыт и набивая шишки. Ниже на конкретных примерах будет показано как можно при минимизации вкладываемых средств, экономя время, добиться впечатляющих результатов.

1. Выбор аппаратуры.

В настоящее время на рынке присутствуют несколько фирм, предлагающие трансиверы и оборудование любительской радиосвязи. Трансиверы отличаются не только ценой, но и техническими характеристиками. Основные характеристики, такие как чувствительность, избирательность по соседнему и зеркальному каналу, динамический диапазон по блокированию и интермодуляции, выходная пиковая мощность и уровень внеполосных излучений приводятся в паспортах и рекламных проспектах соответствующих фирм. Эти параметры на первый взгляд не очень сильно отличаются, но аппараты «слышат» эфир по-разному и цена отличается в несколько раз. Это связано с тем, что измерения проводятся в «дальней» зоне, т.е. при расстройках испытательных сигналов более 20 кГц. Но в повседневной работе приходится в основном сталкиваться с помехами от соседних станций в ближней зоне (менее 5-10 кГц). На уровень помех в ближней зоне в основном влияют три параметра – нелинейность тракта до фильтра основной селекции, характеристики фильтра основной селекции и шум синтезатора. Как правило, указывается только характеристики фильтра основной селекции, но одновременно все три и определяют качество приемного тракта. Вся любительская аппаратура известных производителей проходит обязательное тестирование в лаборатории ARRL. Результаты этого тестирования печатаются в журнале QST. С июля 2001 года проверка динамического диапазона по интермодуляции третьего порядка проводится с разносом тестовых сигналов как 20 кГц, так и 5 кГц. Это уже объективно характеризует работу трансивера. Шум синтезатора влияет как на качество приема, так и на уровень помех в ближней зоне при передаче. Также при использовании совместно с трансивером усилителей мощности в телефонном режиме уровень помех сильно зависит от нелинейности выходного каскада трансивера, т.е. уровень интермодуляционных искажений третьего порядка. В среднем эта цифра равна 25-32 дБ, пятого порядка – 45-55 дБ. Но часто это бывает недостаточно из-за большой перегрузки любительских диапазонов и нареканий со стороны соседа- радиолюбителя с соседней улицы. Некоторые модели современных трансиверов имеют возможность снижения уровня внеполосных излучений третьего порядка до 40-50 дБ, а пятого – до 60-70 дБ, путем перевода выходного каскада в класс А, но при этом выходная мощность снижается на 40-60%, что вполне достаточно для возбуждения внешних усилителей мощности. При работе в эфире с такими станциями доставляет большое удовольствие из-за того, что вращая ручку настройки трансивера, не ощущаешь никаких признаков близкой станции и вдруг сразу слышишь ее с очень большим уровнем.
Характеристики фильтра основной селекции (ФОС) обеспечивает подавление сигнала по соседнему каналу. Как правило, при серийном производстве обеспечить стабильные характеристики ФОС не удается, и приходится применять комплектующие с большими допусками и исключить подстройку. Это еще связано с необходимостью снижения цены изделия и его конкурентоспособности. Для повышения характеристик приемного тракта возможно применение ФОС, производимых специализированными фирмами. К ним относятся «Internation Radio» (США). Эта фирма производит фильтры для всех выпускающихся в настоящее время трансиверов и, что немаловажно для выпускавшихся много лет тому назад. Конечно цена таких фильтров на 20%, но это принесет свои плоды впоследствии.
Особое внимание хочется обратить на наличие встроенного устройства для согласования антенн с трансивером (тюнера). Для предотвращения перегрузки транзисторов выходного каскада трансивера при превышении КСВ в линии передачи значения 1.5, срабатывает система защиты, которая снижает выходную мощность. Это приводит к снижению реальной энергетики станции. Тюнер позволяет согласовать антенну, если КСВ в линии не превышает значения 3. Это нужно только в том случае, если используются почти случайные или плохо настроенные антенны. Сегодня имеется довольно много конструкций любительских антенн, как многодиапазонных, так и однодиапазонных, КСВ которых в питающем кабеле не превышает значения 1,5 во всем рабочем диапазоне частот. При работе с внешним усилителем мощности тюнер становится излишним, т.к. входное сопротивление усилителя близко к 50 Ом. Стоимость же тюнера составляет 20-30% от стоимости трансивера.
Таким образом, при выборе трансивера особое внимание следует обращать как на типовые, так и на следующие характеристики: забитие и уровень интермодуляционных искажений при расстройке 5 кГц, уровень шума синтезатора в ближней зоне (до 10-15 кГц), «прямоугольность» фильтра основной селекции и интермодуляционные искажения при передаче, а также на необходимость наличия в нем встроенного автоматического тюнера. Дополнительные фильтры целесообразно заказывать у специализированных производителей. Также нужно оценить эргономические характеристики, но об этом будет написано в следующей статье.

2. Выбор антенны.

Не открою Америки, если скажу, что лучшим усилителем на любительской станции является антенна. От ее выбора в основном зависит выполнение поставленной цели и личные достижения при работе в эфире. Нельзя иметь на все случаи жизни одну антенну.
Как правило, в городских условиях не так много места на крыше, да и косые взгляды и разговоры местных жителей могут осложнить процесс установки антенны на крыше. В этом случае наиболее целесообразным является применение многодиапазонных антенн. Такие антенны позволяют работать на 3-7 диапазонах без каких-либо коммутаций и переключений при питании одним кабелем. В последствии такую антенну можно использовать в качестве вспомогательной или обзорной. Также эта антенна может служить основой для создания системы многодиапазонных антенн (стеков). В настоящее время на рынке имеется большое число разнообразных многодиапазонных антенн с числом элементов от трех до 24. Эти антенны можно разделить на два класса – с использованием трапов (катушек индуктивности) и без трапов. «Траповые» антенны имеют меньшие габариты и число элементов, но их параметры сильно отличаются при работе даже на одном диапазоне за счет их узкополосности (сказывается применение сосредоточенных элементов). Также на работу таких антенн сильно влияют внешние климатические условия. Многодиапазонные «безтраповые» антенны, как правило, имеют полноразмерные элементы на каждый диапазон. Например, трехдиапазонная шестиэлементная антенна имеет два элемента на 20 м, два элемента на 15 м и два элемента на 10 м. Кроме того, такие антенны за счет своей широкополостности позволяют работать и на WARC-диапазонах, но использованием тюнера трансивера. Такие антенны позволяют проводить точную настройку резонансной частоты путем изменения геометрической длины элементов. При этом такая процедура не оказывает заметного влияния на резонансные частоты антенны на других диапазонах, что позволяет получить оптимальные характеристики на каждом диапазоне и приобрести бесценный опыт сборки и настройки антенных систем.
Но при работе на узконаправленных антеннах возникают определенные неудобства. Например, имея трехэлементную антенну на диапазон 10 м в большом городе, хочется работать и «на круглом столе» и в соревнованиях, одновременно слушая, не напрягаясь, всех участников и корреспондентов. Но в данном случае это невозможно. И приходится постоянно вращать антенну или прибавлять усиление УНЧ. Этот же факт особенно наглядно всплывает при работе в соревнованиях на общий вызов, где одновременно звучат сотни станций со всех сторон. Но направленные свойства антенны не позволяют услышать всех потенциальных корреспондентов и провести больше связей. Использование штыревых антенн приводит к снижению реальной энергетики станции и созданию помех соседям. Для примера приведу простой пример. В CQ WW CW–2001 было прислано 5700 отчетов (реально в эфире звучало раза в два больше позывных). Из них: 700 W, 250 JA, 250 RA, 900 EU. Остальные участники представляли разные страны и континенты. Находясь в центре европейской части России, исходя из вышеприведенных данных, наиболее «густонаселенных» направлений, куда следует направлять антенну всего три: 330?, 60? и 250?. При работе в этих направлениях достигается наибольшая скорость проведения радиосвязей. При работе на 10 метровом диапазоне с утра до полудня хорошо можно работать 60? и 250?, а после полудня 250? и 330?. На 15 и 20 м практически круглые сутки слышны станции с этих трех направлений. Имея направленную антенну, для ответа придется ее постоянно вращать, что приводит к быстрому износу редуктора и существенной потере времени. Существует только два выхода – применение антенн с переключаемой диаграммой направленности или использование нескольких антенн. В 70-е годы прошлого века известный российской коротковолновик Г. Румянцев UA1DZ, использовал систему из восьми широкополосных излучателей, коммутация которых проводилась при помощи реле. Но это было огромное и дорогостоящее сооружение. Наиболее рациональным является использование двух или трех антенн. Антенны могут устанавливаться на одной высокой мачте или на нескольких разных. Для исключения влияния, расстояния между антеннами должно быть не менее 0,5 длины волны. В этом случае две из трех антенн можно и не вращать вовсе – они будут постоянно направлены, например, на азимуты 330? и 250?. Вращая третью – можно работать с JA и собирать множители. Скептики могут возразить, мол, сколько денег и времени надо для постройки такого количества сложных антенн! Но это совсем не так. Европейские станции находятся относительно недалеко и в широком секторе. Для связи с ними достаточно применить двухэлементную антенну, установленную на высоте менее 0,5 длины волны. Этого будет вполне достаточно. Для связи с W придется применить 3-4 элементную антенну, установленную повыше. Третья, вращаемая антенна может иметь 3-6 элементов. Она будет применяться для сбора множителей и, при необходимости, для проведения связей со станциями с малой энергетикой. Если две диапазонные антенны расположены на одной мачте с расстоянием между этажами не менее половины длины волны, то это уже поучается система антенн (стэк). В этом случае наиболее целесообразным будет нижнюю фиксированную антенну установить в направлении 330 град.

Внимательный читатель сразу скажет, что придется постоянно нажимать кнопки антенного коммутатора – вовсе нет! Как было сказано выше, корреспондентов вы можете слышать со всех сторон, так и корреспонденты вас МОГУТ и ДОЛЖНЫ слышать в разных сторонах. Вывод один – необходимо к трансиверу подключить одновременно три имеющиеся антенны. Но в этом случае не обеспечивается необходимое согласование. Выходом может быть применение специального устройства, обеспечивающее согласование и сложение (распределение) мощностей в рабочем диапазоне частот. К ним относятся «Stack Mach»» (США) и «Stackbox» (Россия). Также для подключения антенн производятся устройство «Stack Master» (США). Но оно предназначено для работы только на одном диапазоне, что ограничивает сферу его применения. Эти устройства состоят из двух блоков – блока коммутации и блока управления, которые между собой соединяются при помощи многожильного кабеля. Блок коммутации может устанавливаться непосредственно на мачте, имеет три входа для подключения антенн и один выход для подключения трансивера. Блок управления может располагаться непосредственно на рабочем столе оператора и позволяет проводить включение антенн в любой взаимной комбинации. При подключении одной, двух или трех антенн с входным сопротивлением 50 Ом, выходное сопротивление близко к 50 Ом и КСВ в линии не превышает 1,4. Таким образом, применение тюнера в трансивере становится необязательным.

«Stackbox» допускает подключение различных типов антенн – «квадрат», «дельта», «GP» и любых других. Например, одновременное использование двух антенн типа «волновой канал» и «квадрат» позволяет обеспечить прием сигналов корреспондента почти без федингов (изменения уровня принимаемого сигнала во времени). Это достигается за счет одной антенны для приема электрической составляющей, а второй для приема магнитной составляющей радиоволны. Варианты использования «Stackbox» не ограничиваются приведенными выше. При включении одновременно трех антенн, направленных в разные стороны, можно обеспечить почти круговую диаграмму направленности. Но в отдельных случаях можно управлять диаграммой, поворачивая антенны. В этом случае удается подавлять сигналы мешающих станций и обеспечить оптимальный прием. Интересным является вариант использования «Stackbox» при наличии нескольких усилителей мощности. Многие радиолюбители с целью выделиться на общем фоне и сработать побольше стран, применяют усилители большой мощности. Но надежность усилителей не всегда обеспечивается на должном уровне. При наличии двух «Stackbox» возможно одновременное использование двух усилителей (сложение их мощностей при работе на одну нагрузку). При наличии двух (трех) усилителей и двух (трех) антенн, направленных в одну сторону, возможно пространственное сложение мощностей.

Интересным представляется вариант использования «Stackbox» при работе в региональных соревнованиях типа ARRL. При работе на общий вызов из европейской части России антенна должна быть направлена по азимуту 330 град. В тоже время на данной частоте вполне возможно будет работать и станция из Западной Европы. На североамериканском континенте это может привести к большим проблемам с приемом вашего контрольного номера и потере драгоценных очков. Использование «Stackbox» позволяет только во время передачи половину мощности трансивера (около 50 Вт) подавать на антенну, направленную в сторону Европы (250 град), а вторую половину направлять для раскачки усилителя мощности с подключенной антенной, в свою очередь направленной в сторону североамериканского континента. Таким образом, ваш сигнал будет постоянно слышен в Европе, а вы ее слышать не будете. Это позволит всегда «держать» частоту на диапазоне. Этим применение «Stackbox» не ограничивается.
Для передачи высокочастотной энергии от передатчика к антенне на любительской станции обычно используется коаксиальный кабель. В настоящее время в широкой продаже существует большое разнообразие коаксиальных кабелей, отличающихся друг от друга типам диэлектрика и внешним диаметром. От диаметра кабеля зависит и величина потерь передаваемой высокочастотной энергии. Чем толще кабель, тем меньше потери. При внешнем диаметре кабеля 7 мм и его длине 50 м на диапазоне 10 м происходит потеря 50 % высокочастотной энергии в кабеле. Для компенсации потерь возможно применение усилителя. Но это связано в ряде случаев с превышением предельной подводимой мощности, согласно имеющиеся инструкцией по эксплуатации любительской радиостанции и потере реальной чувствительности приемного тракта трансивера. Использование коаксиального кабеля с большим внешним диаметром приводит к снижению потерь и повышению реальной энергетики станции. Также это просто выгодно экономически.
Для переключения антенн в основном используются автоматические и ручные коммутаторы. Антенные коммутаторы могут устанавливаться непосредственно на антенной мачте или в непосредственной близости от рабочего места оператора. В первом случае происходит экономия на количестве коаксиального кабеля, т.к. от антенн до коммутатора используются относительно небольшие куски. А от коммутатора до трансивера используется один кабель. Во втором случае от каждой антенны до антенного коммутатора, установленного на рабочем месте оператора, используется несколько коаксиальных кабелей. Это с одной стороны экономически невыгодно, но в этом случае имеется возможность ручного переключения антенн в случае поломки коммутатора, а также повышается надежность переключения, в связи с тем, что коммутатор установлен в помещении и на него не воздействуют внешние климатические условия.

Об оснащении станции современными приборами и устройствами говорить можно бесконечно долго. Но даже при их наличии не каждый может похвастаться своими результатами. Однако если подходить к оснащению станции вдумчиво, можно избежать больших расходов, а достичь – куда большего.

Читайте также Пособие по работе через ИСЗ