По заявке Союза радиолюбителей России (СРР) Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) Госкомсвязи России своим решением №2851-ОР от 29.06.98 года «Об использовании радиолюбительской службой полосы радиочастот 135,7-137,8 кГц» разрешила радиолюбителям использование на вторичной основе указанной полосы радиочастот в диапазоне длинных волн (ДВ). Разрешенный вид радиосвязи: CW — амплитудная телеграфия (класс излучения А1А) с шириной полосы 100 Гц. Выходная мощность радиопередатчиков — 100 Вт.
Любительское радио на протяжении десятков лет было почти синонимом коротких волн, а радиолюбители, интересующиеся радиосвязью — коротковолновиками. В последние годы с любительским радио стали связывать и диапазоны 2 метра и 70 сантиметров. Но длинные волны? Нет, даже с ранних дней развития радио, когда коммерческие (служебные) пользователи эфира еще не начали вытеснять любителей на более высокие частоты, любительское радио не связывалось с длинными волнами. В далеком 1921 году, когда состоялась первая трансатлантическая любительская связь, частота 1350 кГц относилась к коротким волнам. Тогда радиоволны короче 200 метров считались непригодными для профессиональной радиосвязи и были отданы радиолюбителям для экспериментов.
До сих пор, тенденция развития любительского радио вдоль электромагнитного спектра шла в сторону, противоположную от места, где радио начиналось. Совсем недавно европейские нации открыли для работы небольшой любительский диапазон 136 кГц, а государства в Южной части Тихого океана уже несколько лет приветствуют заселение диапазона 1750 м, который в настоящее время является не требующим лицензии для работы малой мощностью экспериментальным диапазоном в США. Итак, участок частот 135,7-137,8 шириной всего 2,1 кГц находится в маленьком промежутке между длинноволновыми радиовещательными радиостанциями и с первой половины 1998 года уже разрешен к использованию в следующих странах Европы: Великобритании, Бельгии, Италии, Швеции, Финляндии, Люксембурге, Швейцарии, Германии, Норвегии, Ирландии, Франции, Нидерландах. Отрывочные сведения поступали также из Словении и Литвы. В США, Австралии, Новой Зеландии, Папуа-Новой Гвинее еще с начала 90-х годов радиолюбители-длинноволновики использует диапазон 1750 метров в интервале частот 160-190 кГц.
Россия тоже давно присоединилась к вышеуказанным прогрессивным странам и разрешила радиолюбителям эксплуатировать новый ДВ диапазон. Радиолюбители Великобритании уже имеют практический опыт работы на длинных волнах — на диапазоне 73 кГц («73» — удачное сочетание!). Выходящий в Великобритании журнал 73/LF вовсе не означает привычное всем выражение радиолюбительского кода («наилучшие пожелания»), а подразумевает радиолюбительский диапазон 71,6-74,4 кГц. Правда, в связи с выделением нового диапазона 136 кГц, использование 73 кГц прекратилось 30 июня 2000 года.
Методика работы в эфире на ДВ
Хотя в ряде стран помимо телеграфа разрешено использование SSB, практически все длинноволновики используют узкополосный CW и иногда BPSK (Binary Phase Shift Keying). Методика работы в эфире на ближних расстояниях практически ничем не отличается от работы на KB, разве что скорость передачи не превышает 8-12 WPM (слов в минуту). На более дальних трассах (несколько сот километров) скорость передачи снижается до 5-6 WPM и применяется CCW (Conventional CW). Для связи на большие расстояния применяется крайне медленная скорость передачи QRSS, длина «точки» — 3 секунды и специальные компьютерные программы, позволяющие обрабатывать аудиосигналы ниже уровня шумов, например с использованием программы Spectrogram.
При длине «точки» 20 секунд и более телеграфный сигнал сужается до нескольких герц. Прием таких сигналов осуществляется с использованием современных DSP технологий. Подобная методика позволила установить 26.03.98г. рекорд дальности двухсторонней радиосвязи между ирландской радиостанцией EI0CF и финским радиолюбителем ОН1ТН — 1888 км. Для точного расчета расстояний между корреспондентами длинноволновики применяют систему IARU QTH-локаторов, принятую на УКВ.
Для улучшения условий радиоприема практикуются минирадиоэкспедиции с работой в полевых условиях подальше от городских помех с использованием дробных (/Р) позывных. Результаты таких экспедиций из- за использования менее эффективных антенн и маломощных передатчиков ведутся отдельно от работы из фиксированных QTH. Поскольку эффективная излучаемая мощность любительских радиостанций лежит в пределах 1 Вт ERP и менее, то проводить двухсторонние радиосвязи с малой энергетикой сигналов весьма сложно. Поэтому принято договариваться о будущих радосвязях, например по субботам на 3720 кГц в 09.00 и воскресеньям на 1973 кГц в 19.00 GMT. Также распространены односторонние связи и cross-band QSO (обычно QSX 3570 кГц).
Для экспериментов с аппаратурой и антеннами, также для исследования прохождения радиоволн многие радиостанции могут передавать в режиме радиомаяков (beacon). В США на постоянной основе работают несколько десятков любительских маяков на диапазонах 160-190 кГц (LowFER) и 1600-1700 кГц (MedFER). Радиолюбитель John R. Wright из Durant, OK обеспечивает работу радиомаяка (позывной сигнал «R») вообще на экзотической частоте 983 Гц!
Чтобы понять это новое направление в радиолюбительстве и принять пока режущее слух необычное слово «длинноволновик», погрузимся в мир радио ниже 500 кГц… Особенности распространения длинных радиоволн. Радиоволны длиной от 1000 до 10 000 м называют длинными (частоты 300-30кГц), а радиоволны свыше 10 000 м — сверхдлинными (частоты менее 30 кГц). К средним волнам относятся радиоволны длинной от 100 до 1000 м (частоты 3-0,3 МГц). Длинные и особенно сверхдлинные волны мало поглощаются при прохождении в толще суши или моря и могут использоваться для связи с погруженными подводными лодками, а также для подземной радиосвязи. Например, уникальные системы односторонней радиосвязи (оповещения) применяются в ВМС США и России на сверхнизких частотах 70-80 и даже 40-50 Гц (да, герц, а не килогерц)! В этих диапазонах радиоволн для всех видов земной поверхности при распространении поверхностной волны происходит лишь незначительное поглощение энергии.
Длинные волны хорошо дифрагируют вокруг сферической поверхности Земли. Оба эти фактора обусловливают возможность распространения длинных и сверхдлинных волн земной волной на расстояние порядка 3000 км. Начиная с расстояния 300-400 км, помимо земной волны, присутствует волна, отраженная от ионосферы и дальнейшее распространение происходит подобно распространению в волноводе, стенками которого служат поверхность Земли и нижняя граница ионосферы. Основное преимущество длинных волн — большая устойчивость напряженности электрического поля: сила сигнала на линии связи мало меняется в течение суток и в течение года и не подвержена случайным изменениям. Достаточную для приема напряженность электрического поля можно обеспечить на расстоянии более 20 000 км, но для этого требуются мощные передатчики и громоздкие антенны. В настоящее время верхний участок длинных волн и средние волны используются главным образом для радиовещания.
Мощность радиовещательных передатчиков составляет от сотен киловатт до нескольких мегаватт, что позволяет обеспечить зону уверенного радиоприема на громадных расстояниях. На участке частот 190-530 кГц работают системы морской и авиационной радионавигации и радиолокации (радиомаяки, пеленг), морской подвижной службы (телеграфная радиосвязь). Навигационная система LORAN-C использует частоты 90-110 кГц. Длинные и сверхдлинные волны применяются при работе различных радионавигационных систем. Например, американская глобальная навигационная система DGPS (Differential GPS) — это обычная спутниковая система GPS (Global Positioning System) с использованием сигналов дополнительной коррекции ошибок, которые позволяют повысить точность определения координат и улучшить достоверность навигационной информации на порядок (100 м и лучше для GPS, 10 м и лучше для DGPS). Определенное GPS местоположение позиционера вычисляется и сравнивается с истинными геодезическими координатами. Корректирующая информация с рядом поправок по каждому спутнику передается на приемник через береговую сеть морских длинноволновых радиомаяков. Условия распространения радиоволн обычно исследуют методом радиозондирования ионосферы, изучения прохождения на действующих радиотрассах. В диапазонах ДВ и СДВ исследования можно вести, наблюдая за грозами. Радиоаппаратура и антенны для любительской радиосвязи на ДВ.
Эффективная излучаемая мощность (E.R.P.) любительских радиостанций ограничена пределом 1 Вт. Один ватт не покажется много, в отличие от полноразмерных или даже четвертьволновых антенн длиной более 500 метров. Это означает, что эффективность большинства реальных любительских антенн менее 1%. Следовательно, необходимо иметь 100 Вт и более на выходе передатчика для получения заветной ERP. Как правило, длинноволновики используют самодельную аппаратуру и антенны. Наиболее полный обзор любительской аппаратуры на LF опубликован в книге RSGB (второе издание, 1998г.) «The LF Experimenter’s Source Book» под редакцией Peter Dodd, G3LDO.
Обозначим лишь основные направления.
Приемники: Имеется несколько путей, как можно принимать сигналы на диапазоне 136 кГц. Во-первых, можно использовать современные трансиверы, поскольку почти все импортные аппараты принимают от 100 кГц и выше. Но, к сожалению, значительная их часть имеет недостаточную чувствительность в этом диапазоне. Простой низкочастотный предусилитель на входе поможет решить эту проблему. Во-вторых, можно применять конверторы с преобразованием вверх. Наиболее часто встречаются конструкции с переносом сигнала на наиболее высокочувствительные любительские диапазоны 24 и 28 МГц. В-третьих, хорошие результаты получаются на списанной военной аппаратуре и старых профессиональных ламповых приемниках. Крайне желательно иметь узкополосные (500 Гц и уже) CW-фильтры. Автор использует эксклюзивный трансивер MilSpec 1030CI фирмы SIGNAL ONE с 24-звенным узкополосным фильтром Collins и панорамным индикатором.
Передатчики: Заполучить ДВ передатчик — это немного более сложная задача для начала, но вместе с тем может быть проще и дешевле, чем, скажем, получить эквивалентную мощность на КВ. Самый простой способ излучать сигналы на 136 кГц — это использовать для этих целей старый сигнальный генератор. Выбор лабораторных генераторов на НЧ достаточно велик. Здесь стоит обратить внимание на возможность манипуляции (модуляции) излучаемого сигнала и, что особенно важно, на точность установки и, главное, стабильность частоты. Последнее обстоятельство заставляет длинноволновиков применять передатчики с использованием кварцевой стабилизации конкретных частот, а при постройке передатчика с плавной перестройкой частоты использовать ГПД (например 160 м диапазона) с делением частоты вниз. Указанные меры позволяют устанавливать частоты с точностью +/- единицы герц. Одна из таких конструкций разработана G3YXM, а вообще это большое поле для экспериментальной деятельности радиоконструкторов. Конечно и из известного ряда (радиостанций Р-…) войсковых и морских передатчиков и радиостанций, может оказаться что-то пригодное для радиосвязи на ДВ. В принципе, даже с мощностью 5 Вт можно уже пытаться установить радиосвязь, но без усилителя мощности дальность таких связей будет весьма ограниченной.
Трансиверы: Универсальным способом осуществить прием-передачу является трансивер. Американская компания Dave Curry организовала промышленное производство длинноволновых CW/SSB трансиверов ЕХР- 1750, которые при цене в 4-5 раз меньшей, чем самый простой КВ-трансивер, имеют весьма высокие характеристики: чувствительность приемника 0,1 мкВ при соотношении сигнал/шум 20 дБ, выходная мощность передатчика 0,5-20 Вт. Чисто телеграфная версия трансивера CW495 вообще стоит в пределах 100 USD и поставляется с передатчиком мощностью до 10 Вт на заказанную кварцевую частоту и/или с дополнительным блоком VFO. Трансивер имеет очень высокую стабильность частоты — абсолютный уход за 1 час работы лежит в пределах 1 Гц. Использование перестраиваемых преселекторных и узкополосных телеграфных фильтров позволяет вести обычную радиосвязь с применением простейших антенн на расстояниях более 70 км. Еще одним способом универсально решить задачу приемопередачи является применение трансвертеров к существующим KB трансиверам. Так, трансвертер SAM II той же фирмы позволяет вести прием в широком диапазоне длинных волн: от 6 до 530 кГц, участок для передачи лежит в пределах 150-200 кГц, но после доработки может быть модифицирован на нужный. Другие известные конструкции трансвертеров обычно используют участки любительских диапазонов (например, 3,5; 10; 14 МГц и др).
Усилители мощности: Усилитель на ДВ гораздо более простая задача, чем на KB и тем более на УКВ. Подавляющее большинство полупроводниковых приборов и радиоламп удовлетворяют требованиям для использования на частотах 136 кГц. Даже ряд обычных НЧ усилителей годится для работы на длинных волнах. Так, например, английская фирма ВК Electronics выпускает аудио усилители мощностью от 100 Вт до 1 кВт, у которых при номинальной полосе до 100 кГц, почти 50% выходной мощности может излучаться на частотах LF-диапазона. 300-ваттный усилительный модуль как раз позволяет получить 100-150 Вт выходной мощности передатчика на 136 кГц. Думаю и в нашей российской технике звукоусиления найдутся аналоги импортным (типа ТУ-100 и мощнее), слово за радиолюбителями.
Антенны: Всем радиолюбителям давно известно, что лучшим усилителем является хорошая антенна. Мечтать о хороших антеннах на ДВ не приходится — при длине волны в 2,2 км размеры обычного полуволнового диполя с усилением 0 дБ составили бы около 1100 м. Поэтому реальные проволочные радиолюбительские антенны длиной немногим более 15 метров имеют «усиление» порядка минус 40 дБ. В профессиональной связи на ДВ и СДВ применяются антенные системы больших размеров, например антенны Бевереджа. Но удивляют не только горизонтальные антенны — известны вертикалы очень больших размеров. Например, американский проект ТАСАМО, базирующийся на самолетах «Boeing Е-6А», использует антенный провод длиной около 8 км. Для удержания такой антенны в вертикальном положении самолет делает круги радиусом около 5,5 км таким образом, что конец антенны находится над фиксированной точкой земной поверхности. Такая антенна согласовывается со 175-киловаттным передатчиком в диапазоне частот 10-30 кГц и обеспечивает радиосвязь с субмаринами, находящимися в подводном положении. Пожалуй, это самая высочайшая GP за всю историю радио. Для радиолюбителей также справедливо «правило большого пальца» или, по-русски, «чем длиннее — тем слышнее» — чем длиннее провод и чем выше он поднят, тем лучше. Наиболее популярной антенной у «длинноволновиков» является Т-образная антенна «Маркони» или ее подвид «Inverted — L Marconi».
Полотно антенны состоит из двух частей: горизонтальной — из нескольких проводников длиной порядка 20 метров, и вертикальной, под наклоном около 45 градусов чуть большей длины. Для увеличения электрической длины антенны используется удлиняющая катушка с индуктивностью около 3 мГн. Питание антенны осуществляется через другую катушку с большей индуктивностью (4 мГн), которая, как правило, располагается непосредственно вблизи передатчика и представляет собой довольно внушительную конструкцию (диаметром 300 мм, длиной более 600 мм). Для точной настройки параллельно катушке включается конденсатор переменной емкости.
Еще лучшее согласование получается при использовании системы вариометров, широко применяемых в антенно-согласующих устройствах (АСУ) промышленного изготовления. Указанный метод позволяет согласовать антенно-фидерное устройство с низкоомным выходом (порядка 4-8 Ом) типового низкочастотного усилителя мощности. Самый доступный для коротковолновиков выход — это использовать имеющийся диполь, скажем 160 метрового диапазона, в качестве Т-образной антенны. Через АСУ такая антенна, при хорошем заземлении, может дать 200-300 мВт ERP при выходной мощности в 100 Вт. Передающие антенны также хорошо будут работать и на прием, но не могут вращаться, что важно для получения лучшего соотношения сигнал/шум, особенно при слабых сигналах. Хорошие результаты для радиоприема дают скрученные многовитковые рамки (обычно диаметром 300-1000 мм), изготовленные из многожильного кабеля длиной несколько десятков метров и включенного в параллель конденсатора. На прием, в принципе, может быть использована любая проволочная КВ-антенна с системой согласования. Даже примитивная ферритовая антенна от обычного ДВ радиоприемника может дать интересные результаты . Во всех случаях эффективность работы антенных систем на длинных волнах зависит от качественного заземления. Пожалуй система заземления радиостанции даже более критична, чем сама антенна… Информация о некоторых больших профессиональных антенных системах на ДВ и СДВ вызывает интерес, но удивляет цифрами. Так, если представить систему заземления вокруг радиостанции и антенн в виде длинного провода, то сопротивление заземления для 10 км составит порядка 10 Ом, для 100 км -1 Ом, а для 1000 км — 0,1 Ом соответственно. Из чего следует, что сопротивление заземления находится в прямой зависимости от длины проводников, использующихся в системе. Понятно, что радиолюбители имеют, как правило, весьма ограниченное пространство для размещения как антенн, так и полноценного заземления. Поэтому здесь действует тоже правило, что и для самих антенн: чем длиннее радиальные противовесы и глубже закопаны в землю колья, чем больше площадь системы и сечение проводников — тем выше эффективность работы всей антенной системы.
Координация международного радиолюбительского движения на LF
Собственно термин «длинноволновик» пришел к нам из США, где движение стало популярным и объединило энтузиастов в клуб радиолюбителей-длинноволновиков LWCA, сведения о котором можно узнать из клубной WEB-странички в INTERNET. Клуб издает и собственный ежемесячный журнал «The Lowdown». Спектр деятельности LWCA очень широк: от наблюдений за всеми «длинными» частотами (ниже 500 кГц) до научных прогнозов прохождения радиоволн. Конечно о соревнованиях на ДВ речь пока не идет, но элементы состязательности, присущие другим направлениям в любительской радиосвязи, уже присутствуют. Это рекорды дальности двухсторонней радиосвязи на ДВ, первые международные QSO между различными странами Европы и т.д. Естественно, такая .деятельность требует международной координации. Наиболее полная информация о любительских станциях на LF из различных стран Европы собрана на Europe LF WWW site. Ознакомиться с официальными рекордами дальности связи и с уникальными видами QSO можно в материалах RSGB LF GROUP. Самый оперативный способ получать свежайшие новости — это подписка на LF-рефлектор. В рамках RSGB IOTA/HF конференции 9-10 октября 1998 года состоялся первый международный LF Форум, на котором «длинноволновики» Европы и США смогли обменяться новостями, полезными советами и принять несколько международных рекомендаций. Так, рекомендовано излучать сигналы на передачу во время настройки аппаратуры, давать TEST-пробы и обеспечивать работу в режиме радиомаяков на частотах ниже 136,0 кГц. Кстати, в сигнал последних полезно включать телефонный номер владельца радиомаяка с тем, чтобы оперативно реагировать на прием его сигналов. Для узкополосных видов излучений определено «окно» шириной 6,6 Гц с центральной частотой 136454,85 Гц. Такая неровная частота выбрана из-за возникающих гармонических помех от системы LORAN-C и близлежащих длинноволновых радиовещательных передатчиков. Наиболее целесообразным временем для установления дальних связей рекомендовано с 8 до 10 утра по субботам и воскресеньям. С тем, чтобы дать возможность радиолюбителям принимать участие в воскресных вечерних «круглых столах», трафики возможно будут перенесены с 1973 кГц на частоту ниже 1890 кГц. .
Заключение
Я надеюсь, что предложенные материалы несколько приоткрыли завесу таинственности мира длинных волн и послужат стимулом для радиолюбителей в освоении нового ДВ диапазона. Думаю, что уже в самом ближайшем будущем появятся новые методы операторского искусства и современные радиоконструкции, а в шумах эфира уверенно будут звучать позывные российских «длинноволновиков» и радиолюбителей других стран СНГ.
UA90BA