Введение

    Люди,чья жизнь в той или иной мере связана с путешествиями,будь это хобби или профессия-геологи, охотники, рыболовы, археологи и биологи,а также те, кто проживает в малонаселённых районах нашей страны, понимают важность телекоммуникации.

В век сотовой связи, Интернета  и спутниковой телефонии, казалось бы, вопрос  связи становится не столь актуальным. Но это только на первый взгляд. Если копнуть проблему глубже, то становится понятно, что территория  обслуживания сотовыми операторами -это далеко не вся планета Земля и даже не её суша.  Сотовые компании строят свою сеть только там, где есть экономическая выгода. Разумеется, тайга, болота, горы и пустыни не столь обжиты, чтобы там ставить вышки GSM. Можно сказать, что замена наземной сотовой сети может послужить спутниковая связь. Однако и тут есть свои нюансы. Во-первых, доступность спутниковых терминалов по карману далеко не всем. Спутниковые телефоны не работают из горных ущелий и из глухого мокрого леса. Во вторых это всё же телефон,то есть на него нужно звонить-нажимать кнопки вызова, ожидать ответа абонента, к периоду задержки ответа также нужно привыкнуть. Понимая эти проблемы хочется вернуться к обычной КВ связи. Рынок радиосвязи полон всевозможных радиостанций. Мы не будем говорить о радиостанциях СиБи и УКВ диапазонов(PMR и LPD) ввиду малой дальности их действия. Поговорим о самой сложной дистанции 10-200 км, наиболее частых случаях удаления путешественника от базы или лагеря. Казалось бы уже всё давно есть-бери любую переносную КВ радиостанцию. Подключай к антенне и аккумулятору ,бери в руку тангенту и вызывай корреспондента на рабочей частоте (при наличии лицензии, разумеется).Но не всё так просто. Когда сложишь все эти перечисленные атрибуты радиосвязи, то наберётся около 5 кг в лучшем случае. Это обусловлено тем, что связи в дневное время на указанные дальности требуется мощность не менее 10 ватт ( а лучше 50) при полноразмерных антеннах на низкочастотных КВ диапазонах от 2 до 7 МГц. Когда путешественник взглянет на эту кучу железа, то желание заменить его на 4-5 банок тушёнки пересиливает потребность радиосвязи в экспедиции. Может это и не правильно, но такова натура этих людей  и тут их не переделать. Поэтому приходится думать, как облегчить радиоаппаратуру ,столь необходимую как в экстремальных ситуациях, так и в обычном повседневном быту. Как же быть в этом случае?

   Наверно покажется странным, но человек по своей лени  сам упустил возможность обеспечивать себя радиосвязью. Он не хочет учить азбуку Морзе. А ведь именно этим примитивным кодом можно позволить заметно снизить мощность и размер антенны. Почему? Потому что для телеграфной связи необходима полоса радиочастот в 10 раз меньше,чем для телефонной, а следовательно и энергетика линии радиосвязи требуется в 10 раз меньше. Кроме того,человеческий мозг является тем суперкомпьютером, который способен выделить из шумов слабые телеграфные сигналы и преобразовать их в  полезную информацию. При этом масса оборудования  и источников питания значительно уменьшается.  После Второй Мировой войны в рядах Советского народного хозяйства было множество фронтовиков-радистов,которые блестяще выполняли свою работу и в мирное время.

Несмотря на развитие радиоэлектроники,все придуманные дешифраторы телеграфной азбуки (morse decoder))  так и не достигли своего совершенства и сильно уступают живому радисту.В условиях реального эфира  он не способен выделить сигналы из шумов и додумать правильно текст,как это сделает человек.

             Но история развивается по спирали и в данном контексте можно отметить,что современные компьютеры теперь способны заменить человеческий мозг в этой области и выполнить за него работу-выделить и дешифровать слабые сигналы в очень узкой полосе.

На смену человеку приходит компьютер!-так,кажется,звучал лозунг в конце 80-х. И это факт.

    Предлагаемое устройство  я назвал КВ-пейджер,так как максимально по своей сути напоминает это,ставшее уже историей,устройство связи.  Он представляет собой небольшую коробочку-приставку к смартфонам с ОС Android. Эта коробочка-обычная маломощная радиостанция “Улейма”  на частоту 3,5 МГц (80 м). Благодаря тому,что в смартфоне уже имеются все необходимые усилители низкой частоты, радиостанция упрощается. Нам остаётся преобразовать звуковые посылки с фазовой модуляцией перенести в радиоспектр с мощностью 1-2 ватта и передать в эфир.На другом конце приёмная часть схемы преобразует принятый сигнал в звуковой и также подаст на обработку в процессор смартфона,на дисплее которого пользователь может наблюдать бегущую дорожку сигнала(водопад).

Сначала программа отправляет заголовок, состоящий из позывного и контрольной суммы.  Потом уже идёт текст полезной информации.Если в приёмном смартфоне заголовок принимается без ошибок,то полученный текст попадает в папку принятых,то есть как в привычном нам сотовом телефоне.

Если заголовок пришёл с ошибкой,то передатчик  продолжает повторять посылки до тех пор,пока не получит подтверждение.

Наверно, вам уже давно стал  привычным мимолётный взгляд на индикатор сети на вашем сотовом.Убедившись,что вы в сети,сомнения в связи развеиваются. Но как убедиться в том,что связь не была потеряна и с ней не пропала драгоценная информация? Так вот в КВ пэйджере тоже есть такая функция. Но так как он работает вне сети и его не обслуживают базовые станции,то проверить  радиолинию до своего абонента можно только с помощью активации маяка,который будет передавать контрольные пакеты каждые 15 минут-3 часа, как выставит пользователь. Придя с рыбалки в лагерь вы можете взглянуть на дисплей и если увидите  зелёненькие квадратики контрольных периодов,то будьте спокойны-оба устройства были в порядке и просто не было сообщения.

 

 

Чем же может быть полезным  КВ-пейджер для нас в туристическом походе или рабочей  экспедиции? Вот несколько,пришедших в голову  практических сообщений:

 

Мы приехали на место,всё нормально.

 Рыбалка плохая,скоро обратно.

Привезите побольше продуктов.

Сергей заболел,нужен врач    .-22 буквы.

Мы остаёмся ещё на неделю.

Второй группой привезите теодолит.

Сдох аккум,не ждите связи.

Дождитесь нас у моста в любом случае   .-30 букв.

 

Даже в самых плохих условиях такие сообщения будут приходить в течении 12-15 минут.

Согласитесь,что некоторые из них могут сильно повлиять на судьбу вашего  путешествия.

 

Внешне интерфейс программы выглядит так:

 

 

 

Прохождение(дистанция,сезон,время суток,географическая долгота)

 

Основная область применения КВ пэйджера -это безлюдные территории с  расстоянием от 50 до 200 км. Наиболее подходящими для связи в этих условиях являются короткие волны длиной 80 метров.Они распространяются как прямой волной вдоль поверхности земли,так и отражением от нижних слоёв ионосферы,например E или F2, редко D. Отражение происходит на высотах около 90-120 км,практически перпендикулярно,то есть под прямым углом к  зениту.(Зени́т — точка небесной сферы, расположенная над головой наблюдателя[1]. По другому определению — это направление, указывающее непосредственно «вверх» над конкретным местом, то есть это одно из двух вертикальных направлений, ортогональных к горизонтальной плоскости в точке положения наблюдателя.

 

  В зависимости от сезона и времени суток высота отражающего слоя меняется.Это связано с уровнем ионизации,который в свою очередь зависит от Солнечной активности.

 

 

 

 

На рисунке изображены ходы отражённых лучей в зависимости от ионизации слоёв ионосферы. Разумеется, это упрощённые образное пояснение. На самом деле в ионосфере процессы намного сложнее и с ними можно ознакомиться в доступных источниках.

Но главное,что следует для себя запомнить,это то,что ближняя связь всегда будет наилучшей днём,когда Солнце хорошенько облучило атмосферу. И напротив,когда на улице темно и холодно,то связь будет на дальних трассах,а вблизи её может и не оказаться.

Вот,например,как меняется уровень сигнала,а точнее отношение сигнал/шум в весенние деньки на дистанции 100 км между Угличем и Переславлем.

 

Надо отметить,что наилучшее прохождение наблюдается на восходе и закате Солнца. Это всего от  нескольких минут до часа, в течении которого   ионосфера нам дарит несколько дополнительных децибел. Если быть точнее,то это примерно час после восхода Солнца и за час до его заката.

 

 

Рельеф

Одним из важнейших достоинств  коротких волн является их способность к дифракции-огибанию препятствий,сравнимых с длиной волны. Благодаря этому возможна радиосвязь прямой (земной) волной в горной и холмистой местности  

 

Помехи

Это самая “больная” тема для коротковолновой связи. Она была всегда актуальна,но в последние годы количество источников помех резко возросло. Это связано с появлением так называемых импульсных блоков питания,в которых применяется широтно-импульсная модуляция.

Сильно мешают блоки питания Wi-Fi и роутеров, усилителей ТВ- антенн, всякие частотные преобразователи.Даже современные бензогенераторы выдают чёрти что вместе с напряжением 220 вольт.

 Также не рекомендуется размещать антенны неподалёку от ЛЭП. Например,1 0 кВ линия мешает на расстоянии около 50 метров, а 110кВ портит приём даже в 300 метрах.

 

 

Энергетика

Для передачи данных с применением модуляции IFSK требования к мощности передатчика достаточно низкие. Но всё относительно,смотря от чего отталкиваться. Еl#1089;ли говорить о привычных профессиональных или любительских радиостанциях,то они обычно имеют мощность в районе 100 Ватт. Но,с чего мы начинали-мы же нуждаемся в лёгкой переносной радиостанции ,работающей от нескольких пальчиковых батареек. А это означает, что в нашем распоряжении всего единицы ватт. Но пусть это вас не пугает-при полноразмерной антенне,хорошей чувствительности приёмника (около 1 мкВ) и чистом эфире этой мощности вполне достаточно для наших дистанций.

Ведь для дешифровки сообщений нам достаточно отношения сигнал/шум даже -25 дБ.

Для сравнения :для получения нормально читаемого голосового сигнала нам требуется С/Ш= +6дБ. Таким образом мы имеем преимущество в 30 дБ, а это 1000 раз по мощности!

Следовательно,для приёма СМС нам будет достаточно передатчика в 1000 раз слабее обычного голосового.

 

Потребляемая мощность.

Напряжение питания -12,6 В.

В режиме передачи пейджер потребляет в районе 700-850 мА.

Что касается потребления на приём,то тут вообще смешное потребление-10 миллиампер.

 

Чего не скажешь про потребление смартфона. Эти аппараты кушают энергии много и все по разному. Поэтому лучше сразу заранее снести все лишние программы и сервисы. Экран

должен гаснуть в пассивном режиме. Причём сообщения при этом должны всё равно приниматься.Не все смартфоны это обеспечивают.Lenovo работает, а BQ только при включенном дисплее.

 

 

Температура эксплуатации

Радиоаппаратура достаточно лояльно относится к работе при низких или высоких температурах. Но есть два нюанса.

1.Аккумуляторы-химические устройства, а химические процессы по разному протекают при различных температурах.Зимой они могут так подмёрзнуть, что просто откажутся выдавать необходимый ток.

В жару наоборот увеличивается саморазряд и батареи могут быстро “сесть”.

2.Кварцевый генератор,применяемый в пейджере достаточно стабилен.Но в его цепи присутствует подстроечный конденсатор,который имеет отрицательный ТКЕ и это может привести к небольшому уходу частоты,что в свою очередь нарушит приём данных.

Пока ещё не производились полевые испытания при разных температурах.Поживём-увидим.

Также надо учесть,что сейчас радиатор выходного каскада расположен внутри корпуса,что может привести к перегреву.

Транспортировка

Известная уже многим радиостанция Улейма с добавленным в кармашек смартфоном-это и есть КВ-пейджер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Антенны

Пожалуй,самой ответственной частью  любой системы радиосвязи является антенна. По сути,антенна-это дорога,по которой вы планируете добраться из одной точки в другую.

 

 

 

 

Если это широкое асфальтовое шоссе с качественным покрытием,то доберётесь за два часа. А если убитая грунтовка,то можете и за день не добраться.Вот так и с антеннами. Главное,что нужно осознать любому пользователю радиосвязи,что антенна-это не просто кусок проволоки. Это гармоничная резонансная система,обладающая своими особыми параметрами,от которых зависит сколько радиочастотной энергии излучится в эфир и сколько ею будет принято и обработано приёмником. Поэтому всегда внимательно следуйте рекомендациям в инструкции.Антенна должна располагаться в свободном пространстве,не касаться электропроводящих материалов и находиться подальше от них вообще. Длина антенны очень критична,нельзя укорачивать или удлинять антенну для удобства её крепления.Высота установки должна быть максимально близка к рекомендованной.

 

                                      Диполь полуволновый

Наиболее эффективной антенной является полуволновый полноразмерный диполь длиной 36 метров .

После проведения испытаний и определения эффективности можно будет пойти на снижение размеров и массы антенны.

 

 

                                 Диполь укороченный 22м.

Возможно применять и более компактные антенны,укорачивая с помощью катушек плечи диполя.При этом несколько снижается эффективность антенны,но остаётся вполне приемлемой для большинства случаев.

 

 

 

 

Программа(софт)

Подробно о самой программе и её эксплуатации можно прочитать в Инструкции. Здесь же я вкратце укажу,что она представляет собой несложный интуитивно понятный интерфейс,на котором главным атрибутом является Водопад

 

В программе реализованы выборы скорости передачи от 1,46 Бд до 23,44 Бд.

Можно выбрать частоту манипуляции,обычно это 1100 Герц.Есть и возможность автоматического контроля линии связи с вашим абонентом, а также передачи координат ,полученных GPS приёмником смартфона.При этом абонент,получивший эти координаты,легко может увидеть данную точку на электронной карте MAPS.ME, если она была заранее загружена.В программе также имеется автоматический запрос подтверждения,чтобы не гадать,приняли ли ваше сообщение на той стороне или нет.

 

 

 

 

 

Формфактор  и конструкция  (Первая версия)

Первые два макета изготовлены в двух различных вариантах-со встроенными аккумуляторами типоразмера 26650(4 штуки по 3,2 В) Литий -железно -фосфатные.

Масса такого пейджера составляет 540 граммов.

Второй вариант предназначен для подключения внешнего аккумулятора  и весит 270 граммов.

Габаритные размеры обоих составляют 150х75х50 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрические параметры

 

Частота опорного генератора 3580436 Гц

Частота излучения =частота ОГ -частота манипуляции.Например,при частоте манипуляции 1100 Гц рабочая частота составляет 3579336 Гц.

Модуляция однополосная с нижней боковой -LSB (0K10J2B)

Полоса прозрачности фильтра-3578800-3579500 Гц=700 Гц

Импеданс -50 Ом

Выходная  мощность - 1,6-1,8 Вт

Чувствительность до наблюдения звуковой дорожки не хуже 0,5 мкВ

Напряжение питания -12,6 В.

В режиме передачи пейджер потребляет в районе 700-850 мА.

Что касается потребления на приём,то тут вообще смешное потребление-10 миллиампер.

Входной НЧ сигнал-1,5 В

Выходной НЧ сигнал -0,2В

Масса -0,54 кг

Размер -150х75х50 мм

 

 

Закон и право.

Согласно закону РФ “О связи”  частота,на которой работает передатчик данного устройства, находится в диапазоне,выделенном радиолюбительской службе. А это означает,что для эксплуатации такого аппаратика необходимо иметь радиолюбительскую лицензию не ниже 3-й категории.  За эксплуатацию радиопередающего устройства без лицензии и позывного сигнала  в этом диапазоне предусмотрена административная ответственность.Поэтому рекомендую обратиться в ваш местный радиоклуб и сдать несложный тест,после чего у вас может появится новое увлечение.

 

 

 

 

Часто встречающиеся проблемы

 

-Плохо видно при солнечном свете

-Пропал приём-перезагрузите.

-Симплекс-не понятно, будет ли тебя абонент принимать или сейчас включит передачу.

-Реле не щёлкает. Проверьте уровень громкости в смартфоне,возможно он уменьшился и не срабатывает VOX. А может сел источник питания.

Некоторые смартфоны перестают принимать,если экран погас. Для этого есть галка “сохранять экран включённым”. Но тогда разряд будет быстрей.

Об установках нужно договариваться сразу,еще “на берегу”,перед отправкой в путешествие и выставить Скорость,Частоту приёма и Частоту передачи,FEC.

Обязательно прописать позывные.

Электронные карты места путешествия нужно загружать заранее, а не в тундре!

Также заранее нужно посмотреть в Интернете, время восхода и захода солнца,например тут http://www.abakbot.ru/online-6/29-rise-and-set-sun-moon чтобы не тратить энергию впустую, а использовать наилучшее прохождение.

Ионограммы можно смотреть тут:  http://space-weather.ru/index.php?page=ionogrammy

 

Участие в экспериментах "Кв-пейджер".

Проект не развлекательный, а практичный. На данный момент руководитель проекта UA3AHM ,Евгений Слодкевич, собирает группу партнёров для продолжения испытаний. Испытаниям будут подлежать три версии эксплуатации: стационарная, пешая, мобильная. Существует два варианта софта: Windows и Android. Программы могут быть предоставлены партнёрам на следующих условиях: 

Для работы со стационара с программой Winpager:

-проживание в радиусе не более 500 км от г. Углич;

 -наличие радиолюбительской лицензии не ниже 3-й категории;

 -наличие радиошэка в беспомеховой обстановке;

 -наличие радиостанции с мощностью 5 ватт на диапазоны 160-80-40м с антеннами; -наличие опыта работы в цифровых видах;

-имя в Телеграмме для оперативной связи

 Претендентам писать в Контакты