Часто радиочастоты VHF (УКВ) и UHF (УВЧ) называют «линией прямой видимости». Однако необходимо отметить, что расчётный горизонт прямой видимости, который определяется геометрическими параметрами и оптическими характеристиками, не совпадает с горизонтом распространения радиоволн.

Это обусловлено физическими законами распространения электромагнитных волн в атмосфере. Если не будет смягчающего фактора (например, расстояния между антенной и вышкой, вызывающего смещение диаграммы направленности), дальность действия и зона покрытия вашего ретранслятора будут ограничены радиогоризонтом. Этот горизонт простирается дальше рассчитанного видимого горизонта благодаря сочетанию факторов, включая прямое излучение и отраженную поверхностную волну, а иногда и рефракцию.

Следует отметить, что радиогоризонт не зависит от типа модуляции (AM, FM или SSB). И это всего лишь мера расстояния, а не гарантия дальности связи. На дальность связи влияет множество других факторов, таких как чувствительность приёмника, уровень местного шума, коэффициент усиления антенны, диаграмма направленности антенны, затухание в линии распространения (чем выше частота, тем больше затухание) и многое другое…

Хотя оба горизонта (то есть каждый конец трассы) могут быть рассчитаны, эти расчёты не учитывают реальные условия нашей планеты. Пыль, туман (водяной пар) и твёрдые объекты (холмы и т.д.) оказывают влияние… И не забывайте о человеческом факторе – электромагнитные помехи (ЭМП) оказывают значительное влияние… будь то случайные (уровень местного шума на радиостанции), непреднамеренные (передатчик соседнего канала, чрезмерно отклоняющийся на ваш канал и заглушающий более слабые сигналы) или даже преднамеренные помехи на вашем канале, которые могут полностью заблокировать сигнал, который вы пытаетесь принять.

Чтобы понять радиогоризонт, сначала нужно понять видимый горизонт.

Расчёт видимого горизонта

В сухопутных милях

Сначала измерьте высоту наблюдателя над уровнем земли (в футах). Назовем её «H».

Расстояние до горизонта в сухопутных милях будет равно квадратному корню из результата деления H на 0,5736.

Пример:

Высота до центра ваших глаз = 5,5 футов
5,5 разделить на 0,5736 = 9,588
Квадратный корень из 9,588 = 3,10 сухопутных миль – это максимальное расстояние, которое вы теоретически могли бы видеть, стоя на пляже и глядя на океан.

Примечание: Если ваши ноги находятся в воде, вам может быть интересно узнать расстояние до горизонта в морских милях… В этом случае умножьте сухопутные мили на 0,869 (или просто возьмите 86,9% на калькуляторе). Если вам интересно, 3,1 сухопутных мили — это около 2,7 морских миль.

Расстояние до видимого горизонта в километрах

Чтобы рассчитать расстояние до видимого горизонта в километрах, нужно извлечь квадратный корень из частного от деления высоты в сантиметрах на 6.752.

Пример:

Если высота составляет 167.6 см, то 167.6 см, деленное на 6.752, равно 24.822. Квадратный корень из 24.822 составляет примерно 4.982 км, или чуть меньше 5 км. Это максимальное расстояние, которое теоретически можно увидеть, стоя на пляже в Португалии и глядя на Атлантический океан.

Интересные факты:

Земля искривляется примерно на 8 дюймов на милю.

Правило о трёх морских милях территориальных вод возникло из-за видимого горизонта человека, стоящего на пляже, который составляет около 3 миль. Увеличение дальности обзора при увеличении высоты объясняет, почему на парусных судах были наблюдательные площадки, называемые «вороньим гнездом», расположенные как можно выше на главной мачте, и почему даже подводные лодки до появления радаров имели специально оборудованные наблюдательные посты как можно выше.

Поднятие наблюдателя с высоты 5.5 футов до 50 футов увеличивает дальность горизонта примерно с 3 миль до 9 миль. Высота мачт некоторых парусных судов превышает 100 футов (наблюдатель в «вороньем гнезде» на высоте 100 футов видит примерно на 13 миль). А некоторые корабли использовали наблюдательные аэростаты: несчастный наблюдатель с биноклем и компасом сидел на сиденье под аэростатом, который буксировался за кораблём. Некоторые аэростаты поднимались на высоту до 500 футов (что обеспечивает дальность обзора почти в 30 миль). Если наблюдатель замечал что-то, он записывал описание и азимут в записку, которую помещал в контейнер для сообщений, спускавшийся по буксировочному тросу. В более поздних конструкциях использовалась телефонная гарнитура с кабелем, подвешенным к буксировочному тросу, что позволяло капитану корабля общаться с наблюдателем («Ты видишь ЧТО?…»).

Расчёт радиовидимости

При расчёте радиовидимости необходимо учитывать обе антенны – передающую и приёмную. Если в предыдущих упражнениях ключевым параметром была высота вашего глаза, то здесь решающее значение имеет высота центра излучения (ЦИ) обеих антенн. В большинстве конструкций антенн вертикальный центр антенны считается центром излучения. В приведённых ниже упражнениях «H1» обозначает высоту ЦИ антенны №1, а «H2» – высоту ЦИ антенны №2.

Обратите внимание, что расчёты предполагают абсолютно идеальные условия: качественные базовые станции, идеальный фидер без потерь, правильно установленные разъёмы, идеально ровную местность между двумя антеннами, идеально круговую диаграмму направленности антенны, абсолютно бесшумный уровень эфира и т.д.

Примером того, что может повлиять на результаты, является шумный (в радиочастотном смысле) автомобиль: я могу сидеть на светофоре и разговаривать с другом на другом конце города по 10-метровому SSB, и рядом остановится машина с шумным вентилятором кондиционера. Локальный шум может заглушить моего друга. Его сигнал для меня не изменился, мой приёмник и антенна не изменились, но я больше не слышу его. Как уже говорилось выше, радиовидимость – это лишь теоретическое расстояние, а не гарантия дальности связи.

Другой пример: антенна, установленная на крыле автомобиля, является направленной, и если этот направленный эффект уменьшает диаграмму направленности в сторону другой антенны, то дальность связи в этом направлении будет уменьшена (как при передаче, так и при приёме).

Даже атмосферные явления могут влиять: на частотах, где водяной пар оказывает влияние, вы обнаружите, что дождевое облако на пути может испортить связь. Даже стая крупных птиц, пролетающая через путь УВЧ-сигнала, вызовет заметное падение уровня сигнала.

В сухопутных милях:

Квадратный корень из H1 (в футах) умножить на 1,415 = D1
Квадратный корень из H2 (в футах) умножить на 1,415 = D2
Радиовидимость (в сухопутных милях) равна сумме D1 и D2.

Пример:

Высота антенны №1 = 100 футов (например, антенна базовой станции на вершине вышки)
Высота антенны №2 = 8 футов (например, антенна, установленная на крыше большого грузовика)

D1 равно квадратному корню из 100 = 10, умножить на 1,415 = 14,15
D2 равно квадратному корню из 8 = 2,828, умножить на 1,415 = 4,00
D1 + D2 = 14,15 + 4,00 = 18,15 сухопутных миль (теоретическое максимальное расстояние)

Таким образом, теоретически, антенна с центром излучения на высоте 8 футов над идеально ровной местностью должна быть способна принимать сигналы примерно на расстоянии 18 миль от антенны, центр излучения которой находится на высоте 100 футов над той же ровной местностью.

Расчёт радиогоризонта в километрах:

Для определения радиогоризонта необходимо выполнить следующие шаги:

Извлеките квадратный корень из высоты первой антенны (H1) в метрах и умножьте полученное значение на 4,124. Результат обозначьте как D1.
Извлеките квадратный корень из высоты второй антенны (H2) в метрах и умножьте полученное значение на 4,124. Результат обозначьте как D2.
Сложите D1 и D2. Полученная сумма будет представлять собой радиогоризонт в километрах.

Пример:

Предположим, высота первой антенны составляет 15 метров, а высота второй антенны — 5 метров.

Квадратный корень из 15 равен приблизительно 3,873. Умножив 3,873 на 4,124, получаем D1 = 15,972.
Квадратный корень из 5 равен приблизительно 2,236. Умножив 2,236 на 4,124, получаем D2 = 9,221.
Сложив D1 и D2 (15,972 + 9,221), получаем 25,193 километра. Это теоретически максимально возможное расстояние.

Aвтор unknown, by WA6ILQ