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http://member.netease.com/~599/大功率好还是小功率好?
大部份的业余无线电人员都是以 v/u band 为摇篮才会接触到 hf 的通信,或许因为以上操作环境,养成了大多数人崇尚功率的心态。
v/u band 使用地波通信,电波的传播路径主要是直接波或地表地物反射波,在 不改变天线系统的状况下,增加功率的效果明显易见。
短距离(数十至数百公里内)的专业业务通信大部份都使用比较低的频段,这 种利用高仰角、一次反射的通信方式,大部份都是靠增加功率来解决传播状况 不佳或是 qrn 过高的问题。
许多 ham 认为加大功率是通达远方电台的先决条件之一,但令一派人却不这麽认为,因为地球就这麽大而已,除非是为了在 pile up 中脱颖而出或是在通信比赛中求得高分,并不需要在平常时把功率开得那麽大。从另一方面来说,加大功率只要有钱就可以办得到,而降低功率与远方电台通信所需要的是技术,追求单位功率所能通达的最远距离才具有挑战性。
对我而言,功率大小没有绝对的好坏对错。大功率对通信而言是充分而非必要的条件,增加功率的确是稳定通信的诸多要项中的一项,它有可能使您从 pile up 中脱颖而出、成为网路的主控、轻易猎取稀有电台等等,算是获得通信乐趣的手段之一。而降低功率则具有环保意识、充满自我挑战,它是一种通信哲学及乐趣。
什麽叫 qrp 与 qrpp
在无线电的 q 简语里,qrp 代表降低功率,因此我们就把小功率电台称为 qrp 电台。目前 qrp 电台的定义有两种,一种是以电台设备的输出功率来定义,即 cw 小於 5 w, ssb 的峰值功率小於 10 w 就称为 qrp 电台;另一种是以後级放大器的所消耗功率小於 10 w 就称为 qrp,不过这种定义并不方便量测,因此一般还是以第一种方法来定义比较普遍。或许您觉得 5 w 已经够小了,但还有人追求的是用 1 w 以下的超低功率来通信,这种我们就称为 qrpp。
您或许会疑惑 qrp 真的管用吗?到底可以通达多远?其实这些顾虑是多余的,我曾经用 800 mw 通达离我们最远的南美洲,换言之,800 mw 足以通达全球各地。不可思议吗?其实不会。让我们从传播路径、路径损失及接收机的灵敏度来分析,您将发现 800 mw 或许还稍微大了一些。
必要的基本知识
通信的基本条件
很简单,虽然说起来像废话但我保证你很少仔细思考过所谓的废话,所以我还是要罗唆一下。通信的基本条件就是 - - 我收得到你,你收得到我。
简单的说就是:由天线进入电台设备的信号经过处理以後必须达到可辨识的程度,而电台设备可以将多麽小的信号处理成为可辨识的能力就称为电台设备的接收灵敏度。对相同的微弱信号而言,每个人的辨识程度并不相同,也就是说同一部无线电机对不同的人而言就有不同的灵敏度。为了排除这种人为主观因素的影响,所以我们定义电台设备灵敏度的标准为:经过电台设备处理後,使电台设备输出的声音信号与杂音的比值大於 10db 以上的最小射频强度。
更深入的说,因为信号传输的过程必定产生衰减(简称路径损失),所以发射方所发射的功率除以路径损失的倍率必须大於接收方电台设备的灵敏度才能达成通信。
通信距离与电波传播
地球的半径为 6400 公里,赤道为最大的圆周大约是 40200 公里,也就是说地球上任两点的距离不会超过 21000 公里。
hf 频段的电波是靠电离层反射电波,使电波在电离层和地表间来回跳跃,跳跃的次数及距离主要由电波的辐射仰角以及电离层高度来决定。我们假设有利於远距离通信的 f 层高度为 400 km,且天线的辐射仰角低至 10 度,由 arrl handbook 中查表得知在这种条件下电波每一次反射跳距约 3750 km,因此电波要跳跃 5 ~ 6 次才能到达离我们最远的南美洲,。而根据经验,电波第一跳约损失 100 db,以後每一跳约损失 7 ~ 10 db,依此估计,到南美洲信号约衰减 140 ~ 160 db,根据我的实际通信经验,也差不多就是这样子。
接收机的灵敏度
目前接收机的灵敏度一般规格为:在 0.15 db μ v ( -123.5 dbm ) 时可以得到 10 db 的 s/n 比。10 db 的 s/n 比听起来的感觉是背景有轻微的沙沙声,但是可以轻易的分辨信号(可读性没有问题)。根据经验,s/n 比降至 7 db 听 cw 信号还没有问题,若降至 5 db 要分辨 cw 信号就比较困难一些。换言之,以目前一般接收机的灵敏度,可以接收信号强度的下限大约为 -125 ~ -127 dbm 左右。
最小通信功率的推算
为了方便计算,我们把所有的信号强度及功率统一换算为 dbm。所谓 dbm 就是以 1mw 为基准的 db 算法,也就是说 0 dbm = 1 mw,dbm = 10 * log( power / 1mw)。请参考下面的对照表