Особенности и дальность радиосвязи в УКВ диапазоне катеров и яхт на море и ВВП России
- Вы здесь:
- Главная >
- ПОЛЕЗНОЕ >
- » Информационный раздел >
- Особенности и дальность радиосвязи в УКВ диапазоне катеров и яхт на море и ВВП России
- Информация о материале
- Родительская категория: Полезное
- Категория: Информационный раздел – навигация, связь, законодательство
- Просмотров: 38898
- навигация
- связь
Оглавление:
- Особенности и дальность радиосвязи в УКВ диапазоне катеров и яхт на море и ВВП России
- УКВ радиосвязь на море
- УКВ радиосвязь на ВВП
Страница 1 из 3
УКВ-радиосвязь на является доминирующей.
В УКВ диапазоне ведется наблюдение за сигналами бедствия, передается путевая и гидрометеорологическая информация для судоводителей.
Необходимо отметить существенное отличие в распространении радиоволн в УКВ-диапазоне на внутренних водных и морских путях. Морской диапазон
Морской диапазон является международным.
Для покупки радиостанций морского диапазона лицензия на частоту не требуется, но владелец радиостанции должен пройти регистрацию в ФГУП «ГРЧЦ» («Главный радиочастотный центр»).
Из программы школьной физики можно вспомнить, что короткие волны (КВ) — огибают Землю, а волны УКВ диапазона распространяются прямолинейно в пределах прямой видимости. На море — до горизонта.
Дальность связи на УКВ диапазоне тем лучше, чем выше установлена антенна. Лишний метр высоты установки антенны свыше 10 м прибавляет 1 километр дальности связи.
Стабильная связь на морском диапазоне обеспечивается, как правило, «на прямой видимости». Реальная дальность связи зависит в большей мере от типа антенны и высоты ее установки, нежели от выходной мощности передатчика.
Увеличение мощности в два раза не приводит к увеличению дальности связи в 2 раза, в большинстве случаев приводит к увеличению дальности всего в 1,2 раза.
Радиостанции морского диапазона как правило рассчитаны на работу в условиях прямой видимости, дальность связи при работе в порту или на реке с высокими берегами может существенно сократиться.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне корабля с высотой антенны около 90м с наземной радиостанцией оборудованной вышкой — около 60 морских миль.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне яхты с высотой антенны около 9м с наземной радиостанцией оборудованной вышкой — около 35 морских миль.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне катера (водкомоторки) имеющего на борту портативную радиостанцию с наземной радиостанцией оборудованной вышкой — около 15 морских миль.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне между яхтами при высоте антенны 9м — около 15 морских миль.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне между яхтой с высотой антенны 9м и катера (водкомоторка) имеющего переносную радиостанцию — около 10 морских миль.
Дальность связи на море в УКВ диапазоне между катерами водкомоторников имеющих переносные радиостанции — около 5 морских миль.
Радиостанции бывают носимые и стационарные. Если к переносной радиостанции добавить выносную антенну и внешний источник питания 12В / 5-15А — получится стационарная.
- Вперед
Добавить комментарий
|
Random converter |
Калькулятор радиогоризонтаКалькулятор определяет расстояние до линии горизонта между передатчиком и приемником. В нем не учитываются препятствия на линии прямой видимости, но учитывается влияние атмосферы на прохождение радиоволн в диапазонах метровых волн (очень высоких частот, ОВЧ) и дециметровых волн (ультравысоких частот, УВЧ). Пример: Высота антенны передатчика 1,83 м, а приемная антенна находится на высоте 30,5 м. Рассчитать дальность радиосвязи при прямой видимости. Входные данные Высота 1-й антенны h1метр (м)километр (км)фут Высота 2-й антенны h2метр (м)километр (км)фут Поделиться Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры Twitter Facebook Google+ VK Закрыть Выходные данные Дальность прямой видимости 1-й антенны d1 м миля морская миля (международная) Дальность прямой видимости 2-й антенны d2 м миля морская миля (международная) Полная дальность прямой видимости d м миля морская миля (международная) Определения и формулыЕсли рассматривать Землю как идеальную сферу без гор, то расстояние d₁ от передающей антенны до горизонта или линия прямой видимости, или радиогоризонт можно рассчитать по теореме Пифагора (см. где h₁ — высота над землей передающей антенны, R = 6371 км — средний радиус Земли. Отметим, что размерность величин h, R и d должна быть одинаковой (например, метры или футы). В приведенных выше уравнениях не учитывается влияние атмосферы на распространения сигналов в диапазонах метровых и дециметровых волн (ОВЧ и УВЧ). В связи с тем, что при нормальных условиях слои атмосферы с понижающейся с высотой температурой приводят к возникновению рефракции, радиоволны распространяются не по прямой линии: они изгибаются по направлению к поверхности Земли и могут таким образом распространяться за горизонт. Влияние атмосферы на распространение радиоволн можно учесть путем увеличения радиуса Земли в 4/3 раза или приблизительно на 33%. Соответственно, приведенную выше формулу для дальности можно переписать в виде Расстояние d₂ от приемной антенны до горизонта можно рассчитать по тем же формулам: Полный радиогоризонт d приемной и передающей антенн получают простым сложением их радиогоризонтов: Эти формулы и используются в нашем калькуляторе. Электромагнитное излучение и его спектр Почему связь называется сотовой? Распространение радиоволн дециметрового диапазона Многолучевое распространение радиоволн и замирания сигнала Распространение радиоволн сотовой связи под землей? Проблемы приема Вы когда-нибудь пытались подсчитать количество беспроводных устройств, которые вы используете каждый день? Сколько антенн, радиоприемников и радиопередатчиков у вас в карманах? Я недавно попробовал. Оказалось, что у меня в карманах 10 устройств радиочастотной идентификации (RFID), пять радиоприемников и три радиопередатчика в мобильном телефоне, один радиопередатчик в ключе зажигания, да еще три дюжины разных антенн в моем доме . Из окна я вижу несколько сотен антенн. Интересно подумать что будет, если радиотехнические устройства вдруг исчезнут из нашей жизни. Наверное, из всех этих устройств чаще всего мы используем наши мобильные телефоны, которые изменили то, как мы думаем, работаем, отдыхаем и общаемся. Мы можем ходить пешком или ехать сотню километров, поддерживая разговор по телефону или Скайпу без перерыва на протяжении всего путешествия. Представьте себе, 40 лет назад различные блоки мобильного телефона, которые теперь помещаются в устройстве, расположенном на ладони, заполнили бы помещение площадью 1000 квадратных метров и потребовали бы 500 киловатт электроэнергии! Не верите? Давайте посчитаем. В 1980 году вполне современный по тем временам шкаф с двумя мегабайтами оперативной памяти весил 200 кг, занимал площадь 1 кв. Поскольку мы теперь не можем жить без смартфонов, нет ничего более важного, чем хорошая сотовая связь. Когда сигнал плохой, связь прерывается, ее качество плохое, а интернет-соединение или работает кое-как, или вообще не работает. Чтобы понять, почему это происходит, мы должны понять что такое радиоволны, как они распространяются, принимаются и передаются. Каждый человек, который использует смартфон, должен знать основы! Эти знания однажды могут спасти жизнь вам или другому человеку, когда в чрезвычайной ситуации невозможно установить соединение и нужно суметь дозвониться и позвать на помощь. В этой статье мы рассмотрим как распространяются радиоволны, используемые в мобильной связи. Смартфон с операционной системой Android с приложением OpenSignal, показывающий уровень сигнала –85 дБм и направление на базовую станцию. Для улучшения сигнала нужно двигаться в направлении базовой станции. Электромагнитное излучение и его спектрЭлектромагнитное излучение — это волны или, учитывая понятие двойственности волны, частицы или фотоны электромагнитного поля, распространяющиеся в пространстве и несущие электромагнитную энергию. По частоте и длине волны электромагнитное излучение классифицируется в порядке возрастания частоты на радиоволны (длинные, средние, короткие, УКВ и СВЧ-излучение, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские и гамма-лучи. В вакууме электромагнитное излучение распространяется со скоростью света, которая приблизительно равна 300 000 км/сек. Если электромагнитное излучение распространяется в среде, например, в стекле или в медном проводе, или в волоконно-оптическом кабеле, его скорость меньше скорости света в вакууме. Отношение скорости прохождения излучения через среду к скорости света в вакууме называется коэффициентом замедления. Диапазон частот электромагнитного излучения огромен: от 3 Гц (длина волны 100 000 км, крайне низкая частота, КНЧ) до 300 × 10¹⁸ Гц (длина волны 1 пикометр, пм, гамма-лучи). Радиоволны имеют самую низкую частоту и, соответственно, самую длинную длину волны. Другие формы электромагнитного излучения имеют более короткие длины волн и более высокие частоты. Длина волны видимого света 400–700 нанометров (нм) или 430–750 терагерц (ТГц). Радиоволны и СВЧ-излучение находятся в нижней части спектра с частотами менее 300 ГГц (длиной волны 1 мм). Частотный диапазон только радиочастот огромен и занимает 11 декад: от крайне высоких частот (КВЧ, максимум 300 ГГц) до чрезвычайно низкой частоты 3 Гц или от 1 миллиметра до 100 мегаметров. (Декада — логарифмический интервал между значениями частот, отношение которых равно 10.) В мобильной телефонии используется диапазон ультравысоких частот (УВЧ). Согласно определению Международного союза электросвязи, его частоты составляют от 300 мегагерц (МГц) до 3 гигагерц (ГГц). Этот же диапазон также используется для таких устройств, как Wi-Fi, Bluetooth, GPS, портативных радиостанций, беспроводных телефонов и многих других. Поглощение электромагнитного излучения в атмосфере. На вертикальной оси показано поглощение атмосферой в процентах, а на горизонтальной оси — длина волны
Электромагнитный спектр: 1 — длинные волны, 2 — средние волны, короткие волны и СВЧ-излучение, 3 — инфракрасное излучение, 4 — видимый свет, 5 — ультрафиолетовое излучение, 6 — рентгеновское излучение, 7 — гамма-излучение Для преобразования частоты электромагнитных волн в их длину волны, используется следующая формула: f = c / λ где f — частота в герцах, c — скорость света в вакууме, принимаемая как 300 000 000 метров в секунду, а λ — длина волны в метрах. f(МГц) = 300 / λ(м) Так, например, длина волны 10 м соответствует частоте 30 МГц. Для преобразования частоты электромагнитного излучения в длину волны и наоборот используйте Калькулятор частоты и длины волны. Поведение электромагнитного излучения и его взаимодействие с веществом различны и зависят от частоты излучения. Радиоволны и СВЧ-излучение отражаются металлами и поглощаются водой и другими проводящими веществами, где их энергия преобразуется в тепло. Такое поведение наблюдается, в частности, в микроволновой печи. Инфракрасный (ИК), видимый свет и ультрафиолетовое излучение также отражаются металлами и поглощаются различными веществами, где их энергия преобразуется в тепло. В то же время фотоны видимого света обладают достаточной энергией для изменения структуры связей некоторых молекул, что приводит к преобразованию энергии света в электрические сигналы в сетчатке глаза. Из-за более высокой энергии, ультрафиолетовый (УФ) свет может повредить молекулы ДНК и вызвать ожоги кожи. Почему связь называется сотовой?Секторные направленные антенны на мачте сотовой связи В ранних мобильных телефонных системах связь была организована примерно так же, как в телевидении и радиовещании на УКВ, с одним мощным передатчиком, расположенным на самой высокой точке покрываемой зоны и с радиусом действия до 50 км. При таком подходе частоты не могли быть повторно использованы, как это делается в современных системах, поэтому, например, в 1960-х годах, в Нью-Йорке 2000 клиентов пользовались только 12-ю каналами и ждали до 30 минут, чтобы позвонить, потому что радиочастотный спектр является ограниченным ресурсом. Концепция сотовой мобильной связи была разработана в конце 1960-х годов. Согласно этой концепции, вместо использования одного мощного передатчика с одной всенаправленной антенной в зоне охвата устанавливалось много маломощных передатчиков с направленными секторными антеннами. Этот подход позволил повторно использовать одни и те же частоты путем присвоения одинаковых частотных каналов базовым станциям, расположенным на достаточном расстоянии друг от друга. Для сведения к минимуму помех, соседним базовым станциям назначаются разные группы частотных каналов. Таким образом, имеющиеся каналы с невысокой пропускной способностью распределены по всей географической области и могут быть повторно использованы, обеспечивая приемлемый уровень помех. Концепция сотовой связи позволила использовать фиксированное количество частотных каналов для обслуживания большого количества абонентов посредством повторного использования каналов в зоне покрытия. Волны дециметрового диапазона блокируются большими зданиями, особенно если в них имеется металлический каркас Распространение радиоволн дециметрового диапазонаВ отличие от электромагнитного излучения в других частотных диапазонах, радиоволны в дециметровом диапазоне (или УВЧ — ультравысокие частоты) распространяются только по прямой видимости и в результате отражения от земли и других препятствий. Волны в этом частотном диапазоне не отражаются от ионосферы и не могут распространяться в виде земной волны. Они не могут распространяться за горизонт и блокируются холмами и даже большими зданиями, особенно зданиями, имеющими металлический каркас или арматуру. В то же время они могут проникать в листву и стены зданий (степень их ослабления зависит от материала стен) и это позволяет осуществлять связь внутри зданий. На распространение радиоволн в УВЧ-диапазоне (дециметровом) влияют такие явления, как поглощение, поляризация, рассеяние, отражение, преломление и дифракция. Антенны сотовых телефонов часто бывают линейно поляризованными, а поляризация антенн базовой башни часто является вертикальной. Поглощение. Интенсивность электромагнитного поля уменьшается в среде передачи, например, в атмосфере Земли, так как часть электромагнитной энергии преобразуется в тепло, которое является другой формой энергии. В оптике и фотографии для поглощения части видимых частот часто используются светофильтры. Поляризация. Мы все привыкли к поляризованным солнечным очкам, которые уменьшают отраженный блеск от воды и увеличивают контраст неба и облаков. Отраженный свет всегда линейно поляризован. Фотографы используют поляризованные фильтры для той же цели — для увеличения контраста, для затемнения неба и удаления отражений или солнечных бликов с поверхности воды. Свет Солнца не поляризован, однако свет неба поляризуется, потому что солнечный свет рассеивается атмосферой. Самая высокая поляризация наблюдается, если смотреть на небо, когда Солнце находится справа или слева (то есть на 90° относительно наблюдателя). Радиоантенны передают поляризованные волны и соответственно принимают поляризованные волны. Их поляризация может быть линейной (вертикальной или горизонтальной), круговой, или эллиптической. Антенны сотовых телефонов часто бывают линейно поляризованными, а поляризация антенн базовой башни часто является вертикальной. Используются и другие направления поляризации. Из-за отражений и многолучевого распространения, поляризация принимаемых сигналов может быть изменена по сравнению с поляризацией сигнала, посланного с базовой станции сотовой сети. Поэтому иногда прием можно улучшить, просто повернув смартфон. Отражение и рассеяние. Отражение и рассеяние вызывают ослабление сигналов сотового телефона. Рассеяние обычно происходит, когда радиоволны отражаются от небольших (относительно длин волн) объектов в разных направлениях. Небо синее из-за рассеяния света. Дождь ослабляет сигналы мобильной связи А теперь представьте закаленное стекло, разбитое на мелкие кусочки, и свет отражается от нескольких тысяч таких предметов в разных направлениях. Это рассеяние. То же самое относится к радиоволнам. Они могут отражаться от больших плоских проводящих поверхностей (например, поверхности воды или зданий) или рассеиваться мелкими предметами, такими как насекомые или капли дождя. Отражение происходит, когда объект значительно больше длины волны. Если имеется множество мелких по сравнению с длиной волны объектов, наблюдается рассеяние. Длина волны излучения, используемого в сотовых сетях, составляет от 14 до 37 см. Поэтому, например, стена здания будет отражать сотовые волны, а мелкие объекты будут рассеивать их. Капли дождя в основном рассеивают высокочастотные сигналы. Однако они также влияют на сигналы сотовой сети. Верхний (видимый над объектом) мираж часто встречается над поверхностью холодной воды. Чтобы возник мираж, воздух ниже направления взгляда должен быть холоднее воздуха над ним. Если эти условия присутствуют, создается атмосферный волновод, передающий электромагнитное излучение. Из-за преломления этот атмосферный канал может передавать свет, а также радиоволны над земной поверхностью и за горизонт, потому что электромагнитные волны изогнуты сильнее кривизны Земли Преломление или рефракцию электромагнитных волн можно наблюдать как для световых волн, так и для радиоволн. Нижний мираж, наблюдаемый на этом изображении, является наиболее распространенным примером рефракции — мы часто наблюдаем такую картину над горячим асфальтом Дифракция. Часто между мобильной антенной и антенной базовой станции могут находиться высокие здания или холмы. Когда радиоволна проходит над острой поверхностью, она меняет направление распространения и теряет энергию. Помехи от передатчика в том же канале. Когда два разных радиопередатчика используют одну и ту же частоту, пользователи могут испытывать перебои в связи, поскольку сигналы на тех же частотах поступают на сотовый телефон от нежелательных передатчиков, расположенных в отдаленных ячейках. Это происходит потому, что сотовые сети используют общую пропускную способность, и одна и та же частота используется повторно. Многолучевое распространение радиоволн и замирания сигналаВ процессе связи через сотовую сеть сигналы подвержены замираниям из-за многолучевого распространения радиоволн. Радиоволны, излучаемые передатчиком, поступают к приемнику по различным путям. Этот эффект называется многолучевым распространением. Сигнал от передатчика будет сталкиваться с различными объектами, такими как холмы, горы, высокие здания, и может отражаться от земли, воды и других поверхностей, которые находятся рядом с основным путем сигнала по прямой видимости. Когда сигнал поступает от передатчика к приемнику по различным путям, они приходит ослабленным и с измененной фазой из-за другой длины пути. Если поступающие на приемник по разным путям сигналы находятся в фазе, напряженность поля высокая. Однако если сигналы поступают в противофазе, результирующий сигнал является слабым. Поскольку длина волны в сотовой сети относительно мала (от 14 до 37 см), иногда достаточно сдвинуть сотовый телефон немного (на полволны) от его текущего положения, чтобы увеличить сигнал. Для длины волны 14 см (2,1 ГГц) уменьшение пути только на 7 см приведет к переходу от сигнала, находящегося в противофазе, к сигналу, находящемуся в фазе. Конечно, этот пример сильно упрощен, но он объясняет, что небольшое перемещение телефона в некоторых случаях может улучшить прием. Многолучевое распространение имеет положительные и отрицательные стороны. С одной стороны, многолучевое распространение обеспечивает связь, даже если передатчик и приемник не находятся в зоне прямой видимости. С другой стороны, оно увеличивает затухание принятого сигнала. Многолучевое распространение: 1 — передатчик, 2 — сигнал, отраженный от здания, 3 — сигнал, образованный в результате дифракции радиоволн, 4 — прямой сигнал, 5 — мобильный приемник Распространение радиоволн сотовой связи под землей?На частотах 850 или 1900 МГц радиоволны будут полностью поглощаться землей уже через несколько сантиметров. Если вы наблюдаете работающие сотовые телефоны, скажем на станциях и в тоннелях метро или в подземных торговых центрах на глубине 10 и более метров под землей, это означает, что там установлены ретрансляторы сотовой сети. Некоторые провайдеры используют специальные виды коаксиальных кабелей, которые пропускают сотовый сигнал внутри туннелей через отверстия в кабеле. Проблемы приемаПод землей приема не будет, если там не установлено оборудование для предоставления услуг мобильной связи Мобильные телефоны играют все более важную роль в нашей жизни. Однако сигнал базовой станции часто может быть слабым или вообще отсутствовать; он может постоянно изменяться. Знание переменных, влияющих на силу сигнала, может в один прекрасный день спасти жизнь вам или другому человеку. Итак, вот список, который поможет понять как улучшить прием сигналов сотовой связи Автор статьи: Анатолий Золотков Вас могут заинтересовать и другие калькуляторы из группы «Электротехнические и радиотехнические калькуляторы»:Калькулятор резистивно-емкостной цепи Калькулятор параллельных сопротивлений Калькулятор параллельных индуктивностей Калькулятор емкости последовательного соединения конденсаторов Калькулятор импеданса конденсатора Калькулятор импеданса катушки индуктивности Калькулятор взаимной индукции Калькулятор взаимоиндукции параллельных индуктивностей Калькулятор взаимной индукции — последовательное соединение индуктивностей Калькулятор импеданса параллельной RC-цепи Калькулятор импеданса параллельной LC-цепи Калькулятор импеданса параллельной RL-цепи Калькулятор импеданса параллельной RLC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RC-цепи Калькулятор импеданса последовательной LC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RL-цепи Калькулятор импеданса последовательной RLC-цепи Калькулятор аккумуляторных батарей Калькулятор литий-полимерных аккумуляторов для дронов Калькулятор индуктивности однослойной катушки Калькулятор индуктивности плоской спиральной катушки для устройств радиочастотной идентификации (RFID) и ближней бесконтактной связи (NFC) Калькулятор расчета параметров коаксиальных кабелей Калькулятор светодиодов. Калькулятор цветовой маркировки резисторов Калькулятор максимальной дальности действия РЛС Калькулятор зависимости диапазона однозначного определения дальности РЛС от периода следования импульсов Калькулятор радиогоризонта и дальности прямой радиовидимости РЛС Калькулятор эффективной площади антенны Симметричный вибратор Калькулятор частоты паразитных субгармоник (алиасинга) при дискретизации Калькулятор мощности постоянного тока Калькулятор мощности переменного тока Калькулятор пересчета ВА в ватты Калькулятор мощности трехфазного переменного тока Калькулятор преобразования алгебраической формы комплексного числа в тригонометрическую Калькулятор коэффициента гармонических искажений Калькулятор законов Ома и Джоуля — Ленца Калькулятор времени передачи данных Калькулятор внутреннего сопротивления элемента питания батареи или аккумулятора Калькуляторы Электротехнические и радиотехнические калькуляторы |
рисунок выше):
Отметим, что в них не учитываются другие факторы, влияющие на распространение радиоволн, например, абсорбция, поляризация, рассеяние, отражение и дифракция. Влияние этих факторов описано ниже.
Как мы сможем жить без смартфонов, компьютеров, игрушек с дистанционным управлением, бесконтактных кредитных карт и биометрических паспортов с RFID, GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo навигаторов, радио, телевидения и детских мониторов, в которых используется электромагнитная энергия в виде радиоволн, заставляющая работать все эти устройства?
м и потреблял 500 Вт электроэнергии. В моем смартфоне 4 гигабайта оперативной памяти. Это 2000 таких шкафов.
дБм — мощность сигнала в децибелах относительно 1 мВт. Эта единица описывается в нашей статье о преобразовании уровней в дБм, дБВ, ваттах и других единицах.
Коэффициент замедления для радиосигналов в вакууме составляет 100% по определению; коэффициент замедления для витых пар для компьютерной сети (Cat-5) составляет 0,4-0,7. В отечественной литературе вместо коэффициента замедления применяют обратную величину — коэффициент укорочения, показывающий во сколько раз фазовая или групповая скорость воны в линии передачи меньше, чем скорость света в вакууме. То есть, для тех же кабелей Cat-5 коэффициент укорочения будет в пределах 1,4–2,5.
Для удобства расчетов можно использовать такую формулу:
Рентгеновские и гамма-лучи имеют более высокую частоту и больше энергии, чем УФ, и, следовательно, могут вызывать серьезные молекулярные повреждения. В отличие от электромагнитного излучения с большей длиной волны (радиоволны, СВЧ-излучение, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет), рентгеновские и гамма-лучи могут проникать в металлы и многие другие материалы.
И, конечно, звонки по мобильному телефону в те времена стоили очень дорого.
В городских районах с плотной застройкой и с большой плотностью абонентов используются микросоты — оборудование, которое передает сигнал очень малой мощности, распространяющийся всего на несколько сотен метров. Это позволяет не мешать другим сотам.
Длины волн УВЧ составляют от 1 дециметра до 1 метра и, следовательно, сопоставимы с размерами зданий, автомобилей и деревьев. Современные сотовые сети используют часть радиочастотного спектра от 800 МГц до 1900 МГц (длина волны от 3,74 до 1,56 дециметров). Таким образом, четвертьволновая штыревая антенна может иметь длину всего 4 сантиметра, в результате ее можно легко спрятать в корпусе смартфона или использовать части корпуса в качестве антенн.
Знакомыми всем нам примерами устройств, поглощающих электромагнитные волны, являются солнцезащитные очки и фильтры с нейтральной плотностью. Плотная листва и стены зданий поглощают радиоволны дециметрового диапазона.
Когда говорят о направлении поляризации электромагнитного излучения, имеют в виду ориентацию его электрической составляющей по отношению к поверхности Земли. Магнитное поле всегда находится под углом 90 градусов относительно электрического поля. Антенна с горизонтальной поляризацией не может принимать волны с вертикальной поляризацией.
Хотя отражение в основном обсуждается в оптике, оно важно и в распространении радиоволн. Ослепительно яркий солнечный свет, отражающийся от стекла — это отражение.
Чем больше размер капель дождя и их количество, тем больше будет ослабляться сигнал соты в результате рассеяния. Туман также влияет на прием, особенно на более высоких частотах, которые используются новейшими сетями 5G. Сильный снег также может снизить уровень сигнала сотового телефона. Плотная листва леса является проводящей, потому что она содержит много воды и, следовательно, рассеивает радиоволны. Зимой прием в том же лесу будет лучше, потому что деревья без листвы.
В определенных условиях она обеспечивает распространение света и радиоволн за горизонт. Для типичного сигнала сотового телефона при некоторых обстоятельствах может возникать рефракция. Преломление происходит, когда радиоволны или свет проходят через области, в которых изменяется показатель преломления среды. Холодный воздух над большими водоемами имеет более высокий показатель преломления, чем у теплого воздуха, и это условие может создать атмосферный волновод, который увеличит дальность приема сигналов мобильным телефоном, однако может привести и к возникновению помех, так как будут приниматься паразитные сигналы от дальних базовых станций.
Сигнал при этом затухает. В то же время, сигнал достигает областей в тени высоких структур из-за дифракции и, таким образом, связь обеспечивается в тех местах, где без дифракции ее бы не было.
Кроме того, пользователь мобильного телефона может перемещаться. Объекты, которые отражают и рассеивают радиоволны, также могут перемещаться. Таким образом, приемник получает сигналы не только по линии прямой видимости, но и по многим другим путям.
Узнайте больше о том, на какое расстояние может передавать ваша рация и каковы некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при попытке достичь оптимального диапазона
Если вы хотите приобрести рацию для вашей бизнеса или замены существующего источника, одна из первых вещей, которые вы, вероятно, захотите узнать, это то, как далеко ваши радиостанции могут передавать? Поскольку это один из самых распространенных вопросов о двусторонней радиосвязи (и одна из самых неправильно понятых областей), в Совете по двусторонней радиосвязи на этой неделе будет рассмотрено, какие реальные факторы влияют на «дальность» и влияют на фактическое и оптимальное расстояния передачи.
Один из наиболее частых вопросов, которые задают люди, когда ищут профессиональную систему двусторонней радиосвязи, заключается в том, как далеко будут передавать их радиостанции? К сожалению, существует так много переменных, которые необходимо принять во внимание, прежде чем можно будет дать окончательный ответ. Вот почему стоит опасаться дилеров, которые хвастаются радиусом действия своих радиостанций, не информируя при этом своих клиентов о том, что эти расстояния считаются «оптимальными», а не «реальными». То есть предполагаемая дальность их радиосвязи могла бы быть возможной, если бы вы вели передачу с вершины горы без препятствий или летали в верхних слоях атмосферы, вещая на землю. Итак, давайте по-настоящему. Слово «диапазон» является одним из наиболее часто используемых и неправильно понимаемых терминов в индустрии двусторонней радиосвязи.
На радиус действия рации влияют четыре основных фактора.
Радиоволны
Радиоволны распространяются по прямым линиям, обычно называемым путями прямой видимости. Однако радиосигналы также могут проходить сквозь многие объекты и улавливаться по другую сторону стен или других препятствий. Кроме того, радиоволны могут отражаться и отскакивать от поверхностей, что делает прямолинейный сигнал не таким прямым. Наконец, пользователям двусторонней радиосвязи необходимо учитывать кривизну земли при определении дальности действия своих радиостанций. Почему? Ну, когда вы стоите на земле и нажимаете кнопку разговора, радиоволны распространяются по прямой до тех пор, пока не перейдут линию горизонта, а затем сразу же уйдут в космос. Таким образом, сведение воедино всех этих элементов является хорошей отправной точкой при определении фактической дальности связи для двусторонней радиосвязи.
Частота сигнала
Существует два типа двусторонних радиосигналов, включая VHF и UHF. Низкие частоты, такие как диапазон VHF, могут распространяться дальше, но не могут проникать сквозь препятствия или обходить их. Более высокие частоты в диапазоне УВЧ не распространяются так далеко, но могут проходить сквозь такие препятствия, как стекло, бетон и металл. (Вот хорошая статья, в которой подробно описаны различия между сигналами VHF и UHF.)
Антенна
Антенна является одним из наиболее важных компонентов радиостанции. Он преобразует радиосигналы в электрические сигналы, понятные радио, и наоборот. Без антенны ваше радио было бы бесполезным, оно не могло бы ни принимать, ни передавать на любом расстоянии. Это означает, что тип, высота, расположение и качество антенны будут иметь значительное влияние на общий диапазон радиосигнала.
Хотите верьте, хотите нет, но настоящие специалисты по двусторонней связи могут рассчитать расстояние от линии до линии горизонта при заданной высоте антенны. Эта формула такова: горизонт в километрах = 3,569.умноженный на квадратный корень из высоты антенны в метрах. Например, если высота антенны радиоприемника составляет 6 футов (1,82880 м), горизонт находится на расстоянии 2,99 мили (4,83 км), а другой радиоприемник с антенной находится на высоте 6 футов, что соответствует радиусу действия примерно 6 миль. Таким образом, теоретически максимальное расстояние связи для двух человек, использующих двустороннюю радиосвязь без ретрансляторов и стоящих на ровной поверхности без препятствий, составляет от 4 до 6 миль.
Мощность радио (мощность)
Другим важным фактором, влияющим на дальность связи двухсторонней радиосвязи, является ее выходная мощность. Эта выходная мощность измеряется в ваттах. Большинство портативных профессиональных радиостанций с двухсторонней связью вещают мощностью 1-5 Вт. Чем больше ватт у вашего радио, тем дальше оно может передавать.
Когда речь идет об ассортименте, универсального ответа не существует, и ситуация каждого клиента уникальна. Наши дружелюбные специалисты по радиосвязи всегда готовы помочь вам выбрать лучшую радиосистему для ваших нужд. Позвоните нам по телефону 800-895-5122.
Насколько далеко могут передаваться двусторонние радиостанции
ПРИМЕЧАНИЕ. Мы не можем ответить на вопросы о диапазоне различных радиостанций, если только радиостанции не найдены на нашем веб-сайте и вы не заинтересованы в их покупке. Не обращайтесь к нам иначе.
Посмотрите следующее видео или прочитайте приведенный ниже текст, чтобы узнать, как далеко могут общаться двухсторонние радиостанции
Один из наиболее распространенных вопросов, которые люди задают, когда ищут на рынке двустороннюю радиосвязь или беспроводную внутреннюю связь: как далеко они общаются? К сожалению, задавать этот вопрос — это то же самое, что спрашивать: «Как далеко вверх?». Здесь задействовано множество переменных, и нет простого однозначного ответа. Краткий урок по передаче радиосигнала требуется, чтобы понять весь вопрос диапазона.
Если вы достаточно взрослые, чтобы помнить, когда АМ-радио было популярно, вы, возможно, помните, что слушали радиостанции, которые находились за сотни миль от вас. Для таких частот ниже 2 мегагерц (МГц) эти сигналы повторяют кривизну Земли, потому что они отражаются от атмосферы. Таким образом, радиосигналы AM в условиях с низким уровнем шума могут приниматься радиостанциями, находящимися далеко за горизонтом в сотнях миль от вас.
Рации и интеркомы, доступные для покупки, обычно работают в диапазоне частот от 150 МГц до 900МГц. В отличие от АМ-радиоволн, радиоволны на этих частотах распространяются прямолинейно и, как правило, не могут распространяться за горизонт или за твердые препятствия.
Но, как и во всех общих правилах, из правил есть исключения. Несмотря на то, что эти частоты распространяются по путям «прямой видимости», радиосигналы могут проходить через многие неметаллические объекты и улавливаться сквозь стены или другие препятствия. Несмотря на то, что мы не можем видеть между антеннами передатчика и приемника, это по-прежнему считается прямой видимостью для радиостанций. Кроме того, радиоволны могут отражаться или отскакивать от поверхностей, поэтому прямая линия между радиоприемниками не всегда может быть такой прямой.
Зная, что наши радиоволны распространяются по прямым линиям, чтобы вычислить их максимальную дальность для двусторонней радиосвязи, мы должны учитывать кривизну Земли. Когда вы стоите на Земле и нажимаете кнопку разговора на своем радиоприемнике, радиоволны идут прямо, и в конечном итоге они просто уходят прямо в космос, как только пересекают горизонт. Таким образом, расстояние до горизонта технически является максимальной дальностью связи для двусторонней радиосвязи. Но вы также должны учитывать высоту антенны.
Чтобы найти линию расстояния до горизонта для данной высоты антенны, мы можем использовать следующую формулу: горизонт в километрах = 3,569, умноженный на квадратный корень из высоты антенны в метрах. Рисунок 1 иллюстрирует эту формулу.
Итак, если высота антенны радиоприемника составляет 6 футов, или 1,82880 метра, горизонт находится на расстоянии 4,83 километра или 2,99 мили, что является точкой B на рисунке. Конечно, этот расчет предполагает, что приемная антенна лежит прямо на земле, поэтому увеличение ее высоты приведет к расширению зоны действия.
Точка C на рисунке показывает другую радиостанцию с антенной на высоте 6 футов, поэтому теоретически вы сможете общаться на расстоянии почти 6 миль.
Итак, вам может быть интересно, почему вы видите радиоприемники, в которых заявлена дальность действия 25 миль или выше. Технически они могли общаться так далеко. Точка D на рисунке 1 показывает башню, стоящую на вершине горы. Если вы стоите на вершине этой башни, то теперь высота вашей антенны превышает большую часть кривизны Земли, и вы можете общаться гораздо дальше.
Существуют и другие факторы, влияющие на радиус действия двусторонней радиосвязи, такие как погода, точная используемая частота и препятствия. Выходная мощность радио тоже имеет значение.
Другим важным фактором, влияющим на дальность связи двухсторонней радиосвязи, является ее выходная мощность. Эта выходная мощность измеряется в ваттах. Вы, вероятно, слышали, как FM-радиостанции говорят, что они вещают на мощности 50 000 или 100 000 Вт. Ну, портативная двусторонняя радиостанция делового типа обычно вещает на мощности 1-5 Вт. Автомобильное мобильное радио может передавать мощность от 5 до 100 Вт. Чем больше ватт у радио, тем дальше оно может передавать.
Почему это? Когда вода движется по трубе, она теряет давление по пути. Когда электричество течет по проводу, оно теряет мощность. Когда объект катится, он в конце концов перестает катиться из-за трения. Радиоволны действуют по тем же законам физики, что и все остальное, поэтому по пути будут потери сигнала. Увеличение мощности в ваттах на источнике помогает преодолеть любое «сопротивление» на пути.
Имейте в виду, что для портативных радиостанций с батарейным питанием больше ватт не всегда хорошо. Чем выше мощность, тем быстрее разряжаются батареи.
Еще одним фактором, влияющим на то, насколько далеко будет работать двусторонняя радиосвязь, является используемая частота и среда, в которой эта частота используется.
Существует два основных формата для большинства двусторонних радиостанций. Это ультравысокочастотное (UHF) радио и очень высокочастотное (VHF) радио. Ни одна из полос частот по своей сути не лучше другой. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Оба формата являются эффективными способами общения с другим человеком, поэтому выбор подходящей радиостанции зависит от вашего приложения.
Радиостанции двусторонней связи общаются друг с другом с помощью радиоволн. Радиоволны имеют разные частоты, и, настроив радиоприемник на определенную частоту, вы можете уловить определенный сигнал.
Радиоволны передаются в виде серии циклов, один за другим. Вы всегда будете видеть аббревиатуру «Гц», используемую для обозначения частоты радио. Герц равен одному циклу в секунду.
Радиоволны измеряются в килогерцах (кГц), что равно 1000 циклов в секунду, или в мегагерцах (МГц), что равно 1 000 000 циклов в секунду или 1000 кГц. Соотношение между этими единицами таково: 1 000 000 герц = 1000 килогерц = 1 мегагерц.
Вы также можете услышать термин «длина волны», когда слышите о радиоволнах. Этот термин появился на заре радио, когда частоты измерялись расстоянием между пиками двух последовательных циклов радиоволны, а не количеством циклов в секунду. Более низкие частоты производят более длинную волну (ширина каждого цикла увеличивается на более низких частотах).
Что важно в длине волны для двусторонней радиосвязи, так это то, что она влияет на дальность передачи при определенных условиях. Более длинная длина волны, которая соответствует более низкой частоте, как правило, позволяет радиосигналу проходить большее расстояние.
Более низкие частоты или более длинные волны также обладают большей проникающей способностью. Это одна из причин, по которой их используют для связи с подводными лодками. Радиоволны VLF (Very Low Frequency) (330 кГц) используются для проникновения в морскую воду на глубину примерно 20 метров. Так что подводная лодка на небольшой глубине может использовать эти частоты.
Итак, из того, что вы прочитали выше, вы можете подумать, что УКВ всегда является лучшим выбором для двусторонней радиосвязи, независимо от того, где вы ее используете, поскольку она имеет более низкую частоту, чем УВЧ, и сигнал может распространяться на большее расстояние. Это не обязательно так. Несмотря на то, что УКВ лучше проникает и может распространяться дальше, это не обязательно делает его лучшим выбором для использования в зданиях. Помните разговор о длине волны выше? Длина волны оказывает большое влияние на дальность передачи.
Чтобы объяснить это, предположим, что мы общаемся с одной стороны металлического коммерческого здания на другую. Между этими двумя точками находится металлическая стена с трехфутовым дверным проемом. Металл — враг радиоволн, и они обычно не проходят через него.
Для нашего примера давайте предположим, что длина волны УВЧ, которую использует радио, составляет около полутора футов в ширину, а аналогичное УКВ-радио имеет ширину около пяти футов. Они находятся на уровне своих обычных длин волн.
Когда УВЧ-радио передает свой сигнал, волна шириной в полтора фута пройдет через дверь, поскольку дверь шире, чем длина волны. Сигнал УКВ будет полностью отражаться, так как он шире, чем проем в дверь.
Примером этого может служить ваша микроволновая печь. Стеклянная входная дверь имеет металлическую сетку с очень маленькими отверстиями. Микроволны, будучи чрезвычайно высокой частотой, имеют длину волны всего несколько дюймов. Сетка удерживает микроволны в духовке, но позволяет вам заглянуть внутрь, потому что световые волны имеют микроскопическую длину волны.
Только представьте, что вы идете по зданию с шестом шириной в пять футов. Вы столкнетесь с теми же проблемами, с которыми сталкивается УКВ-сигнал. Теперь представьте, что вы идете по зданию с шестом шириной всего в полтора фута, как волна УВЧ. Есть намного меньше дверных проемов, через которые вы не смогли бы пройти.
Одно предостережение заключается в том, что беспроводные сигналы могут проникать через гипсокартон, кирпичную кладку, человеческие тела, мебель, стеновые панели и другие твердые предметы. Однако все эти объекты уменьшат мощность сигнала. Чем плотнее объект, тем больше он уменьшает сигнал. УКВ проникает через эти препятствия лучше, чем УВЧ, но это не обязательно означает, что ОВЧ лучше для применения внутри помещений, поскольку мы продолжим обсуждать причины этого в разделе, посвященном УВЧ, ниже.
В нашем примере выше мы предположили, что у вас есть металлическая стена с отверстием. Если вы измените это и у вас будет трехфутовый металлический объект перед передающей радиостанцией, тогда VHF победит. Поскольку объект имеет ширину три фута, он полностью блокирует сигнал УВЧ, тогда как сигнал УКВ обходит его. Низкие частоты, такие как VHF, легче дифрагируют вокруг больших гладких препятствий, а также легче проходят сквозь кирпичи и камни.
Для большинства применений более низкие радиочастоты лучше подходят для большей дальности. Телевизионная станция иллюстрирует это. Типичная УКВ-станция работает на мощности около 100 000 Вт и имеет радиус действия около 60 миль. Станция УВЧ с радиусом действия 60 миль требует мощности передачи 3 000 000 Вт.
Так что однозначного выбора что лучше, УКВ или ДМВ нет. В радиотехнологии много «черной магии», поэтому не всегда легко сказать, какая из них лучше подойдет для вашего приложения. Чтобы помочь вам выбрать наилучшую технологию, ниже приведены более подробные сведения о каждой из них.
Диапазон УВЧ для коммерческих радиостанций составляет от 400 до 512 МГц. До недавнего времени он не получил широкого распространения. Теперь радиочастота УВЧ используется для двусторонней радиосвязи, GPS, Bluetooth, беспроводных телефонов и Wi-Fi.
Существует больше доступных каналов с UHF, поэтому в более населенных районах UHF может быть менее подвержен помехам от других систем. Диапазон UHF также не так велик, как VHF в большинстве условий, но в некоторых случаях этот уменьшенный диапазон может быть положительным. Поскольку диапазон УВЧ меньше, вероятность того, что удаленные радиостанции будут мешать вашему сигналу, меньше.
Несмотря на то, что УКВ может лучше преодолевать физические препятствия, такие как стены, это не означает, что она даст вам большее покрытие в здании. Более короткая длина волны УВЧ означает, что она может проникнуть в большее количество помещений в вашем здании, как мы обсуждали выше. В примере с прогулкой со столбом, который мы вам привели, сигнал УВЧ имеет меньше препятствий, которые полностью блокируют его.
Чтобы подчеркнуть разницу в радиусе действия внутри помещений, ниже приводится выдержка из брошюры ведущего производителя двусторонних радиостанций о прогнозируемом диапазоне одной из их линеек портативных радиостанций двусторонней связи ОВЧ и УВЧ:
«Оценка покрытия: При полной мощности, в прямой видимости, без препятствий дальность действия составляет примерно 4+ миль. Покрытие внутри помещений на ОВЧ составляет примерно 270 000 кв. футов и 300 000 кв. УВЧ. Примечание: диапазон и покрытие являются приблизительными и не гарантируются».
Большая длина волны УКВ затрудняет его отражение сквозь стены, здания и пересеченную местность. Следовательно, в этих условиях дальность действия УКВ-радиостанций будет уменьшена. Это может не обязательно быть проблемой, если необходимая дальность составляет всего несколько сотен футов. Вы также можете добавить внешнюю антенну к внутренней базовой станции VHF, что уменьшит или устранит некоторые из возникающих проблем.
Одним из недостатков УВЧ является то, что Федеральная комиссия по связи требует от вас получения лицензии для работы на этих частотах, хотя многие частоты в рабочем диапазоне ОВЧ также требуют лицензии. Если вы выберете радиостанцию на частотах УКВ МУРС, вы можете использовать ее без лицензии (обсуждается ниже).
Еще одно преимущество короткой волны, создаваемой более высокой частотой УВЧ, заключается в том, что антенна радиостанции может быть короче, чем эквивалентная радиостанция ОВЧ. Это может сделать его более удобным для переноски в качестве портативной радиостанции, хотя большинство производителей находят способ сделать антенны короче на своих портативных УКВ-радиостанциях.
FM-радио, двустороннее радио и телевизионные передачи работают на УКВ. Диапазон радиосвязи VHF, специально предназначенный для коммерческих радиостанций, составляет 130–174 МГц.
Как УВЧ, так и УКВ-радиостанции подвержены воздействию фактора прямой видимости, но УКВ-радиостанции немного больше. Волны проходят сквозь деревья и суровые ландшафты, но не всегда так хорошо, как это делают УВЧ частоты. Однако, если бы волны ОВЧ и волны УВЧ передавались по территории без преград, волна ОВЧ распространялась бы почти в два раза дальше. Это облегчает вещание на УКВ на большие расстояния.
Если вы работаете в основном на открытом воздухе, УКВ-радио, вероятно, будет лучшим выбором, особенно если вы используете радиостанцию базовой станции в помещении и добавляете внешнюю антенну. Чем выше вы можете разместить антенну, тем дальше вы сможете передавать и принимать. Единственным исключением из использования УКВ-радиостанции на открытом воздухе является то, что вы используете ее в густом лесу. В этих условиях УВЧ-радиостанция может лучше передавать через деревья.
УКВ-радиостанции также имеют меньшее количество доступных частот. Помехи с другими радиостанциями могут быть более вероятными проблемами. Однако FCC недавно упростила эту проблему, открыв двусторонний радиочастотный спектр, называемый службой MURS. MURS расшифровывается как Multi-Use Radio Service. Эта услуга предназначена для использования в США и некоторых странах, которые следуют правилам FCC. Это маломощная служба малого радиуса действия в диапазоне УКВ 150 МГц. На частотах MURS есть 5 каналов с 38 кодами конфиденциальности под каждым, что позволяет вам принимать разговоры только с радиостанций, передающих ваш код. FCC не требует, чтобы пользователи продуктов для MURS были лицензированы.
С MURS вы можете добавить большую или внешнюю антенну для увеличения радиуса действия. Если вы хотите разместить антенну на крыше вашего здания или башни, вы можете сделать это с помощью MURS. Некоторые производители антенн заявляют, что внешняя антенна может увеличить эффективную излучаемую мощность передатчика в 4 раза. Эти переговорные устройства MURS могут передавать до нескольких миль и, возможно, больше с внешней антенной в зависимости от местности и высоты антенны (может быть на высоте до 60 футов над землей).
Одним из преимуществ беспроводных УКВ-радиостанций является то, что срок службы батареи почти всегда лучше, чем у аналогичных УКВ-радиостанций. Для портативных радиостанций это плюс.
Таким образом, если вы планируете использовать двустороннюю радиосвязь в основном внутри зданий, то UHF, вероятно, будет лучшим решением для вас, но во многих приложениях VHF все еще может работать нормально, поскольку ему не нужно далеко передавать .
