Дальность связи на 433 мгц

Одним дождливым осенним сырым воскресным утром решили провести лесное тестирование радиостанций различных видов и диапазонов.

Описание
Точка 1 — лагерь
Точка 2 — 500 метров от лагеря через лес
Точка 3 — 1 км от лагеря через лес
Точка 4 — 1.5 км от лагеря через лес
Точка 5 — 2 км от лагеря через лес
Точка 6 — 2.5 км от лагеря через лес
Точка 7 — 3 км от лагеря через лес
Точка 8 — 4 км от лагеря через лес
Точка 9 — 5 км от лагеря через лес
Далее, возврат к лагерю по шоссе.

Было в наличии:
2 шт Vector VT-44Mil 2.5 Ватт, тестируемый диапазон — 433 МГц
2 шт Vector VT-44H 4 Ватт, тестируемый диапазон — 433 МГц
2 шт Yaesu FT-60, 5 Ватт, тестируемый диапазон — 144/433 МГц
1 шт Yaesu FT-857D (Стационарно на машине), тестируемый диапазон — 27/144/433 МГц

Дополнительно запасено для полноценного теста (иначе смыл в тестировании отпадает)
2 шт СВ 27 МГц портативки (с удлиненной антенной и с штатной)
1 шт СВ стационарно, установленная на машине.

Критерии и методика оценки были следующие:
Принимаем, что в нашем случае главная задача для средств связи передать информацию без искажений и максимально разборчиво.
Поэтому, решили не акцентироваться на шкале S-метра, не оценивать "баллы", а оценивать саму суть — качество передачи голоса.

Оценку проводили по следующей шкале:
5 баллов — речь корреспондента передается четко разборчиво без искажений и шумов;
4 балла — речь корреспондента передается разборчиво с шумами и искажениями не влияющими на понимание передаваемого;
3 балла — речь корреспондента передается с шумами и искажениями, влияющими на понимание передаваемой речи;
2 балла — частичная потеря информации при передаче;
1 балл — не возможно разобрать речь и понять суть передаваемой информации;
0 баллов — в эфире отсутсвуют какие-либо признаки работы радиостанции корреспондента.
Результаты фиксировались у каждого корреспондента и на базе по следующей схеме:

СВ радиостанции. Знакомимся ближе.
На тест было предоставлено 2 радиостанции Беркут-803М с штатными антеннами + одна удлиненная и Dragon SY-101+ укомплектованный удлиненной антенной.
Был произведен замер характеристик представленных антенн при помощи антенного анализатора MFJ-269.

Результаты предварительных замеров:
а) Удлиненная антенна, прилагаемая к Беркутам — КСВ=бесконечность, по всей видимости — КЗ в основании или разрыв центральной жилы, имеются следы ремонта, если прижать пальцем место ремонта в термоусадке, то КСВ снижается до 3 с копейками на 31МГц — антенной пользоваться нельзя, снята с дистанции.

б) Штатная короткая антенна Беркута "без чехла": КСВ=1.8(1.9) на 27.450, полоса пропускания (КСВ

После того, как они будут укомплектованы батарейками (все три были предоставлены на тест с пустыми кейсами), проверю соответствие частот каналам.

С соответствием частоты и канала у Беркутов все ОК:

УКВ антенны на тесте.
1. Diamond SRH771 (SMA разъем) — комплектуется вместе с Yaesu FT-60R
Длина 40 см.
Рабочий диапазон по результатам замеров 418-458 МГц при КСВ

Результаты теста следующие:
Состояние леса во время теста — мокрый смешанный лес, подавляющее большинство ёлок, +7С, база располагалась на опушке, корреспондент удалялся в глубь леса от базы. Контроль проводился каждые 500 метров.

500 метров — все станции работают в штатных режимах.
1000 метров — все станции работают, у всех станций, работающих на 433 появились шумы и у некоторых треск, речь у всех разборчива.
1500 метров — 144 МГц и СВ работают без изменений, речь разборчива. На 433 МГц появились проблемы, перестало быть слышно Vector VT-44MIL. Yaesu и 44H условно "работают" сквозь шум и треск с полностью открытым шумодавом, включение в радиообмен машины со стационарной антенной сильно дело не улучшило.
2000 метров (под ЛЭП) — 433 МГц — нет связи — все станции сняты с дальнейшего тестирования. Yaesu FT-60R на 144 МГц на штатную антенну продолжает работать не зажигая ни одной "палки" на S-метре. Связь между машиной с Yaesu FT -875D c двухбендовкой Diamond (1 метр) устойчивая. СВ без нареканий только между машиной и портативками. Один из Беркутов "отвалился", возникла плавающая неисправность — периодически стала пропадать связь между двумя портативками, между Беркутом на базе и машиной связь по прежнему присутствовала в полном объеме без помех. Судя по всему технические проблемы (неисправность) были у одного из Беркутов именно на передаче, т.к. на прием он работал безупречно, т.е. Беркут на базе был отлично слышен в динамике Беркута с лесу. Драгон на прием/передачу с машиной работает чисто без шумов. Далее СВ связь проверялась только между портативками и машиной, т.к. единственная пара портативок по техническим причинам самоустранилась.
2500 метров (под ЛЭП) — результат аналогичен 2000 метрам.
3000 метров — появились проблемы у FT-60R, портативки между собой практически перестали работать, связь между машиной и портативкой тоже неустойчива. Станции 144 МГц далее сняты с тестирования.
3500 метров — Беркут и Драгон держат устойчивую связь с машиной.
3800 метров — аналогично
4200 метров — аналогично
5000 метров — при приеме на машине уровень сигнала от портативок падает до уровня шумов, но речь разборчива и понятна.
5500 метров — связь с портативками с машины происходит с открытым шумодавом, речь разборчива и понятна (проходы сильно мешают)
6000 метров — связи нет, т.е. есть, но односторонняя, машина перестала слышать портативки, при возврате к точке 5500 метров связь опять появилась.

Таким образом, безоговорочными лидерами в сыром лесу оказались СВ портативки.
Триумф подпортили технические проблемы:
а) плавающая неисправность у одного из Беркутов (второй "отпахал" тест без проблем)
б) отвратительная тихая модуляция у нераскрытого 40-канального Драгона и антенна, настроенная мимо его рабочего диапазона — сетки С (Суперфлекс от Беркута)
в) проходы.

В завершение могу сказать, что самую большую дальность устойчивой связи во время проведения этого теста показала пара Yaesu FT-857D + KL500 + MFJ1966 на машине и Icom + 200 Ватт + антенна "два квадрата" на базе в СВ диапазоне на частоте 27.220 МГц (22 канал сетки С, "русская" сетка) пока прыгал по каналам в ожидании товарищей.
Дальность связи составила 3400 км, т.к. Icom находился в Красноярске :)
Вот вам и проходы на СВ…

Для тех, кому лень читать много букв:
1.5 км — предел для портативок 433 МГц
3.0 км — предел для портативок 144 МГц
5.5 км — предел для портативок 27 МГц
из представленных на тесте в условиях осеннего сырого леса.

Целью статьи является сравнение результатов измерений дальности действия различных радиосистем в конкретном здании с бетонными стенами и проверка соответствия полученных дальностей с заранее рассчитанными теоретическими величинами.

В настоящее время на рынке систем безопасности наиболее распространены внутриобъектовые радиоканальные системы сигнализации, работающие в следующих диапазонах частот: 433 и 868 МГц, 2,4 ГГц. Это нелицензируемые диапазоны с разрешенной максимальной мощностью передатчика 10 мВт (для 433 и 868 МГц), а также 100 мВт (для 2,4 ГГц). Однако при использовании диапазона 2,4 ГГц необходимо зарегистрировать установленное на объекте оборудование в территориальных органах Роскомнадзора.

Диапазон 433 МГц в России ужеболее 10 лет широко применяется для систем сигнализации. Несколько лет назад у нас и в Европе «открыли» новый диапазон — 868 МГц. Необходимо отметить, что в России невозможно применение радиосистем для этого диапазона, произведенных в Европе, так как ни один из европейских поддиапазонов не отвечает российским требованиям.

Диапазон 2,4 ГГц используется в основном для скоростной передачи данных в сетях WiFi, WiMAX и т.д. Производство радиоканальных систем охранно-пожарной сигнализации в этом диапазоне стало возможным с появлением маломощных передатчиков, работающих в протоколе ZigBee.

Расчет дальности радиосвязи в здании

Проведем оценку дальности радиосвязи между извещателем и приемно-контрольным прибором (ПКП) в здании. Напомним, что каждая пара радиоустройств характеризуется энергетическим запасом (потенциалом), который необходим для компенсации ослаблений радиосигнала. Для устойчивой работы на этом радиоинтервале должен быть предусмотрен энергетический запас в 20–25 дБ. Дальность радиосвязи определяется четырьмя параметрами:

• мощность передатчика;
• чувствительность приемника;
• ослабление сигнала в свободном пространстве;
• ослабление сигнала при прохождении через стены помещений.

Определим начальные условия.

Мощность передатчика
Максимальная разрешенная мощность передатчиков в диапазонах 433 и 868 МГц равняется 10 мВт. В диапазоне 2,4 ГГц разрешенная мощность составляет 100 мВт. Но, для того чтобы обеспечить несколько лет работы устройств от батарей, необходимо снизить мощность излучения до тех же 10 мВт. Таким образом, мощность передатчиков одинакова для всех радиосистем — 10 мВт.

Чувствительность приемника
Будем рассматривать радиосистемы с двухсторонним протоколом обмена, то есть в каждом устройстве используется приемопередатчик. Для радиоустройств, работающих на частотах 433 и 868 МГц, используются трансиверы, максимальная чувствительность которых равна 107 дБм. Для трансиверов диапазона 2,4 ГГц чувствительность не превышает 100 дБм. С учетом мощности излучения передатчиков получаем энергетический запас 117 дБ для диапазонов 433/868 МГц и 110 дБ для 2,4 ГГц.

Ослабление сигнала в свободном пространстве
Оно определяется рабочей частотой системы. График зависимости ослабления сигнала в свободном пространстве от расстояния представлен на рис. 1.

Ослабление сигнала при прохождении через стены помещений
Значения ослабления сигнала при прохождении через стены помещений представлены в табл. 1.

Если толщина стены превышает некоторую предельную величину, то радиосигнал не будет проходить через нее. Предельная толщина стены для разных диапазонов частот представлена в табл. 2.

Рис. 1. Зависимость ослабления сигнала в свободном пространстве от расстояния

В качестве примера возьмем здание с бетонными стенами. Будем считать, что толщина стен не превышает предельную величину, и дополнительных препятствий не существует. Проведем расчет дальности устойчивой радиосвязи между приемно-контрольным прибором и извещателем.

Рассмотрим три случая.

1. Расстояние 15 м, 2 стены.

• Диапазон 433 МГц.
• Ослабление сигнала в свободном пространстве: V_o= 49 дБ.
• Ослабление сигнала за счет препятствий: V_пр.= 2 x 10 дБ = 20 дБ.
• Суммарное ослабление сигнала: V_∑ = 49 + 20 = 69 дБ.
• Энергетический запас на замирание равен: 117 – 69 = 48 дБ.

• Диапазон 868 МГц.
• Ослабление сигнала в свободном пространстве: V_o= 55 дБ.
• Ослабление сигнала за счет препятствий: V_пр.= 2 x 10 дБ = 20 дБ.
• Суммарное ослабление сигнала: V_∑ = 55 + 20 = 75 дБ.
• Энергетический запас на замирание равен: 117 – 75 = 42 дБ.

• Диапазон 2,4 ГГц.
• Ослабление сигнала в свободном пространстве: V_o = 64 дБ.
• Ослабление сигнала за счет препятствий: V_пр.= 2 x 10 дБ = 20 дБ.
• Суммарное ослабление сигнала: V_∑ = 64 + 20 = 84 дБ.
• Энергетический запас на замирание равен: 110 – 84 = 26 дБ.

Энергетический запас для всех диапазонов больше 20 дБ, что достаточно для стабильной радиосвязи.

2. Расстояние 20 м, 3 стены.

Для диапазона 433 МГц энергетический запас равен 36 дБ, для диапазона 868 МГц — 30 дБ, для диапазона 2,4 ГГц — 14 дБ.

Энергетический запас больше 20 дБ только для диапазонов 433 и 868 МГц.

3. Расстояние 25 м, 4 стены.

У диапазона 433 МГц энергетический запас равен 24 дБ, у диапазона 868 МГц — 18 дБ, у диапазона 2,4 ГГц отсутствует связь.

Энергетический запас больше 20 дБ только для диапазона 433 МГц (устойчивая радиосвязь). Для диапазона 868 МГц — неустойчивая радиосвязь.

Таким образом, мы определили, что расчетные значения максимальной дальности устойчивой радиосвязи для разных диапазонов отличаются и составляют:

• диапазон 2,4 ГГц: дальность 15 м, 2 стены;
• диапазон 868 МГц: дальность 20 м, 3 стены;
• диапазон 433 МГц: дальность 25 м, 4 стены.

Теперь давайте сравним полученные величины с результатами практических измерений в здании.

Результаты практических измерений

Специалистами были произведены замеры дальности устойчивой радиосвязи и максимальной дальности между приемно-контрольным прибором и извещателем для каждого из рассматриваемых диапазонов. Результаты показаны на рис. 2–4.

Дальность устойчивой радиосвязи — расстояние, при котором энергетический запас на быстрые и медленные замирания между приемно-контрольным прибором и извещателем не меньше 20 дБ (на рисунках отмечено зеленой заливкой).

Рис. 2. Дальность радиосвязи на частоте 433 МГц

Рис. 3. Дальность радиосвязи на частоте 868 МГц

Рис. 4. Дальность радиосвязи на частоте 2,4 ГГц

Максимальная дальность — расстояние, при котором за период контроля приемно-контрольный прибор принимает хотя бы один тестовый сигнал от извещателя (отмечено коричневой заливкой).

Итоги сравнения

1. Теоретическая оценка радиосвязи подтверждается реальными измерениями. Для частоты 2,4 ГГц измеренная дальность получилась меньше расчетной. Это объясняется тем, что толщина бетонных стен в здании равна 10 см, что является предельной толщиной проникновения для указанного диапазона.
2. Наибольшая дальность радиосвязи в здании — у диапазона 433 МГц. Частота 2,4 ГГц подходит лишь для небольших объектов.

Рис.5. Размещение на плане объекта приемно-контрольных приборов и радиорасширителей в соответствии с выполненными расчетами по дальности действия радиоустройств

3 шага до проекта

Напомним порядок действий при работе с радиоканальным оборудованием:

• размещение извещателей на планах объекта с учетом надежного обнаружения признаков пожара или проникновения в охраняемое пространство (рис.5);
• расчет дальности действия (R) радиоустройств (с использованием указанных ранее графиков и формул, а также специальных программ-калькуляторов, представленных на сайтах производителей);
• размещение радиорасширителей на планах объекта в соответствии с выполненными расчетами.

М.С.Елькин, специалист отдела технической поддержки компании «Аргус-Спектр»

Радиостанции

Радиомодемы

GSM модемы

Антенны

Блоки питания и преобразователи

Информация

(495) 220-95-14
info@mobilradio.ru

Vector VT-43H – мощность среди маломощных

К моменту появления модифицированной безлицензионной радиостанции Vector VT-43H мы уже имели опыт проведения радиосвязи в диапазоне 433 МГц. Были испытаны радиостанции BestWill, Optim WT-415, Сова, а также другие маломощные станции этого частотного диапазона. Специфика проведения связи как в городе, так и на открытой местности была достаточно хорошо изучена и никаких сюрпризов от новинки мы не ожидали. А зря. Нас ждали приятные сюрпризы.

Дизайн новой радиостанция Vector VT-43H отличается от базовой модели удлиненной антенной повышенной эффективности. Модернизации также подвергся приемо-передающий тракт – улучшена чувствительность приемника и согласование выходного каскада передатчика с антенной.

Очень понравился твердый кожаный чехол. В нем и без того лаконичная радиостанция Вектор имеет строгий вид и кажется еще более солидной. Чехол надежно защищает рацию от механических повреждений даже в случае ее падения.

Антенна выполнена из твердой резины. Хотя ее гибкость небольшая, но ее достаточно для предохранения от поломки в случае падения радиостанции.

В паре с радиостанцией Vector VT-43H мы получили такую же радиостанцию, оборудованную разъемом для подключения внешней антенны и стационарную коллинеарную антенну Полярис-433.

Использовать радиостанции диапазона 433 МГц совместно с базовой антенной нам еще не приходилось, поэтому именно со "стационарного" варианта решили начать испытания на дальность связи.

Испытания за городом

Для испытаний мы выбрали условия, максимально приближенные к идеальным – практически прямая радиовидимось, антенна с большим коэффициентом усиления, наконец, модернизированные радиостанции Vector-VT-43H.

Благодаря встроенной функции активации голосом (VOX) процесс передачи контрольных сообщений удалось автоматизировать. Для этого радиостацнцию поместили рядом с компьютерной колонкой, которая каждые 30 секунд воспроизводила заранее записанный голос оператора.

Стационарная антенна была установлена в оконном проеме на 8-ом этаже девятиэтажного дома. Здание расположено на возвышенности и из этого окна открывается свободный вид на город.

В автомобиль, оснащенный мобильной антенной на магните и радиостанцией Vector с переходником, мы также взяли радцию Vector-VT-43H с носимой антенной и Optim WT-415.

Первые 5 км пути наш робот исправно проговаривал контрольное сообщение. Прием был на 5 баллов у всех трех радиостанций ("Вектор" с автомобильной антенной, "Вектор" и "Оптим" в носимом варианте). Причем практически в любом месте салона автомобиля прием носимыми радиостанциями был отличный.

При подъезде к п. Дальняя Игуменка (15 км по эфиру) в динамиках портативных радиостанций стали прослушиваться заметные шумы. Vector-VT-43H с автомобильной антенной по-прежнему уверенно принимал сигнал. На этом расстоянии стала заметна разница в приеме носимых раций "Оптим" и "Вектор-43H". Кроме того, что "Оптим" выдавал в принимаемом сигнале заметно больше шумов, его шумоподавитель со слишком высоким минимальным порогом срабатывания начал "проглатывать" сигнал.

Надо отметить, что дорога от нашей базы доп. Д. Игуменка лежит между двумя возвышенностями, на одной из которых установлена наша стационарная антенна, а на другой расположен поселок. Иными словами, условия связи можно с уверенностью считать идеальными или выражаясь радиолюбительской терминологией "условиями прямой видимости". Обычно в радиокаталогах параметры дальности связи дают именно для условий прямой видимости.

После проезда поселка было решено остановиться и провести контрольную связь с "живым" оператором на базе. Результаты таковы: обе портативные станции вне салона автомобиля "слышат" на стационаре на 5 баллов. Заметных шумов в канале не прослушивается. Прием базовой станции носимыми тоже отличный. "Вектор" с автомобильной антенной, сообтветственно, передавал и принимал еще лучше, хотя как может быть еще лучше? Также удалось установить связь с базой с помощью носимой рации Vector-VT-43H из салона автомобиля.

Дальше п.Игуменка начинаются спуски и подъемы, т.е. условия прямой видимости будут переодически нарушаться. По-скольку для носимой маломощной радиостанции был получен и так неприлично хороший результат по дальности связи, решено было проехать еще немного "ради спортивного интереса".

Делая ставки, когда же, наконец, окончательно замолчит наш монотонный робот-оператор, мы добрались до п. Ломово (30 км по эфиру). Робот эпизодически замолкал когда машина спускалась в низины, но снова начинал говорить на возвышенностях.

В п.Ломово мы сделали вторую остановку. В салоне автомобиля Optim сигнал не принимал, а носимый Vector принимал, но со значительными шумами. Вне салона была опять проведена двусторонняя связь с "живым" оператором. Базу обе носимые станции принимали отлично. База слышала Vector-VT-43H так же хорошо. При связи с "Оптимом" в приемнике стационара прослушивались шумы, впрочем не ухудшающие разборчивость речи. Вектор с автомобильной антенной принимал и передавал по-прежнему отлично. Установить связь на этом расстоянии с помошью носимой радиостанции из салона автомобиля не удалось.

Двигаясь дальше, мы миновали глубокую впадину в которой связь отсутствовала. На следующей возвышенности (п. Алексеевка, 40 км. по эфиру) мы сделали последнюю остановку. На этом расстоянии сотовый телефон GSM (БиЛайн), используемый нами для подстраховки работать отказался.

В салоне автомобиля носимые радиостанции сигнал не принимали. Была установленна уверенная двусторонняя связь с базой с помощью Vector-VT-43H с автомобильной антенной. Индикатор приемного сигнала показывал 3 балла из 5. Шумоподавитель открывался четко и приемный сигнал не прерывался.

Также была установлена связь базы с носимой радиостанцией Vector-VT-43H. База принимала сигнал портативки устойчиво, а носимая базу – неустойчиво, в зависимости от положения радиостанции относительно тела оператора. Судя по всему сказалась разность мощностей передатчиков – на базе стояла радиостанция "Вектор" с немодернизированным передатчиком.

Думаю, что при использовании на базе усовершенствованной рации Vector VT-43H связь была бы устойчивой в обе стороны. В любом случае полученный результат превзошел все ожидания и позволяет рассматривать Vector VT-43H как серьезного конкурента не только радиостанциям LPD диапазона, но и некоторым профессиональным радиостанциям.

Обратил на себя внимание факт, что мы не ощутили значительной разницы между станцией Vector VT-43H в носимом варианте и с автомобильной антенной. На удалении с автомобильной антенной связь была несколько устойчивее особенно в движении. В городе же несколько раз наблюдались случаи, когда автомобильная антенна не принимала сигнал а носимая отлично принимала в салоне авто. Делаю вывод, что использованная в испытаниях автомобильная антенна нуждается в доработке.

Несомненно, условия, в которых мы проводили сеансы радиосвязи были близки к идеальным. В реальности, с поправками на пересеченный рельеф местности, неблагоприятные погодные условия, возможные индустриальные радопомехи надо рассчитывать на более скромный результат.

Тем не менее радиостанции Vector VT-43H можно рекомендовать для построения локальных сетей в радиусе до 15 км по открытой местности. Учитывая простоту оформления разрешений и низкую цену эта станция будет привлекательна для фермерских хозяйств, охранных структур, монтажных служб, строителей, туристов и спортсменов.

Предстоящие испытания радиостанций Vector VT-43H в городских условиях позволят сделать более точное заключение о возможностях этих устройств и сфере их применения.

Другие статьи о радиосвязи

Самодельная Си-Би антенна для такси

Вопрос выбора антенны актуален для российского автолюбителя-пользователя Си-Би радиостанции вообще, а для таксиста в частности в связи с тем, что в последнее время CB связь получила значительное распространение среди служб такси.

Обзорный очерк о выборе радиостанций

Зарекомендовавшая себя на рынке автомобильная радиостанция диапазона LowBand ВЭБР 40/19 получила новое развитие в модели с индексом "М". Разработчики ООО ВЭБР до конца реализовали идею, которую специалисты таких фирм, как Motorola, Yeasu и многих других смогли реализовать только наполовину
Добавлено 23.04.08

Установка радиосвязи на мотоцикл

Итак, вы решили установить на ваш мотоцикл какую нибудь радиосвязь… С чего начать, где и что купить, как установить, как пользоваться и зачем вообще это все надо?

Портативные радиостанции. Карманные радиостанциии 433 МГц

Портативные радиостанции диапазона 433 МГц. Выбор портативной LPD радиостанции