Rozdział 16 - Dobór sprzętu radiowego do łączności w sytuacjach kryzysowych

Transceivery: VHF/UHF

Najbardziej uniwersalnym wyborem do łączności kryzysowej jest mobilny transceiver FM na dwa pasma, o mocy 35–50 W. Radiotelefony tej klasy są zazwyczaj wytrzymałe i niezawodne oraz mogą pracować z relatywnie wysokim współczynnikiem pracy, choć warto mieć zewnętrzny wentylator chłodzący, jeśli nie jest wbudowany.

Radiotelefony ręczne powinny być używane wyłącznie wtedy, gdy wymagana jest skrajna mobilność — na przykład podczas „shadowingu” (towarzyszenia) osobie funkcyjnej — albo gdy nie ma dostępnego odpowiedniego zasilania bateryjnego lub innego zasilania DC. Nie należy polegać na ręczniakach przy pracy z wysokim współczynnikiem nadawania na maksymalnej mocy, ponieważ mogą się przegrzać i ulec awarii.

Zarówno przenośne, jak i mobilne radiotelefony dual-band można wykorzystywać do monitorowania więcej niż jednej sieci, a niektóre modele umożliwiają jednoczesny odbiór na więcej niż jednej częstotliwości w tym samym paśmie (czasem nazywane „dual watch”). Niektóre mobile mają oddzielne wyjścia na zewnętrzny głośnik dla każdego pasma. W miejscach o dużym ruchu (np. Net Control lub EOC) lepszym wyborem jest oddzielne radio dla każdej sieci, ponieważ pozwala to na równoczesną pracę dwóch operatorów. (Anteny muszą być odpowiednio odseparowane, aby uniknąć zjawiska „de-sensing”.)

Wiele transceiverów dual-band oferuje funkcję „cross-band repeater”, przydatną do łączenia lokalnych radiotelefonów przenośnych z odległymi przemiennikami lub jako szybko wdrażany przemiennik na wzniesieniu. Prawdziwa praca przemiennikowa jest możliwa tylko wtedy, gdy wszystkie pozostałe stacje mobilne i przenośne mają rzeczywiste radiotelefony dual-band. Niektóre urządzenia reklamowane jako „dual” lub „twin band” nie pozwalają na jednoczesną pracę lub pracę cross-band — przed zakupem należy dokładnie czytać specyfikację.

Transceivery: HF

Praca z generatorowego EOC może odbywać się z radiem zasilanym z AC, ale posiadanie możliwości zasilania zarówno AC, jak i DC zapewnia zdolność działania w każdych warunkach. Większość radiostacji HF na 12 V należy do kategorii 100 W albo QRP (poniżej 5 W). O ile pobór mocy nie jest krytyczny, zaleca się użycie radiostacji 100 W z regulowaną mocą wyjściową. Umożliwia to przebicie się przez zakłócenia u odbiorcy przy większej mocy albo obniżenie mocy w celu oszczędzania baterii.

Nie należy zasilać radiostacji HF przez przetwornice DC→AC. Większość z nich wykorzystuje konwersję wysokoczęstotliwościową, generując znaczący szerokopasmowy szum RF w paśmie HF, trudny do wytłumienia. Zasilanie bezpośrednio z DC jest też po prostu bardziej efektywne.

Tolerancja napięcia i pobór prądu

Niektóre transceivery nominalnie zasilane z 12 V DC w praktyce mają wąski zakres poprawnej pracy (np. 13,0–13,8 V) i nawet dobrej jakości akumulator, częściowo rozładowany, może zejść poniżej takiego progu. W sytuacjach ograniczonego zasilania lepsze są urządzenia z szerokim zakresem akceptowanego napięcia wejściowego (np. 11,5–15 V), ponieważ będą działać także w miarę rozładowywania baterii.

Podobnie niektóre transceivery pobierają znacznie więcej prądu podczas odbioru niż inne. Jeśli wybrane radio ma duży pobór prądu na RX, warto sprawdzić ustawienia menu pozwalające go obniżyć — szczególnie przy pracy z ograniczonych źródeł energii.

Parametry odbiornika

Dla radiostacji na wszystkich pasmach kilka parametrów odbiornika wpływa na przydatność w łączności kryzysowej: czułość (odbiór słabych sygnałów), selektywność (odrzucanie sygnałów z sąsiednich częstotliwości) oraz odporność na intermodulację (zapobieganie mieszaniu się niepożądanych sygnałów w odbiorniku). Jeśli nie masz doświadczenia w porównywaniu specyfikacji, poproś o pomoc bardziej doświadczonego krótkofalowca.

Przy pracy w pobliżu nadajników służb i biznesu odporność odbiornika FM na intermodulację jest szczególnie istotna. Mobile zwykle wypadają tu lepiej niż ręczniaki, ale należy sprawdzać specyfikacje konkretnych modeli. Dostępne są zewnętrzne filtry pasmowe, ale zwiększają koszt, złożoność, gabaryty i masę. Ponadto filtry pasmowe mogą uniemożliwić wykorzystanie szerokopasmowego odbioru do nasłuchu częstotliwości służbowych.

Niektóre starsze, „tylko pasm amatorskich” mobilne radia FM mają lepszą filtrację wejściową niż nowsze radia z szerokopasmowym odbiorem, dzięki czemu są bardziej odporne na intermodulację i zakłócenia z kanałów sąsiednich. Filtry odbiornika są ważne także dla efektywnej pracy HF — dobierz je do trybów, których będziesz używać (CW, RTTY, fonia).

Cyfrowe przetwarzanie sygnału (DSP) może być najważniejszą funkcją filtracji. DSP wewnętrzne lub zewnętrzne potrafi umożliwić odbiór sygnałów, które w silnych zakłóceniach byłyby inaczej nieczytelne.

„Noise blanker” służy do redukcji impulsowych zakłóceń z iskrzących linii energetycznych, układów zapłonowych pojazdów i generatorów oraz innych źródeł. Większość radiostacji HF ma jakąś formę noise blankera, ale jego skuteczność bywa różna. Przetestuj radio w odpowiednio „hałaśliwym” otoczeniu zanim przeznaczysz je do emcom.

Anteny VHF/UHF

Dobra antena, zamontowana możliwie wysoko (bez dużych strat na kablu), jest ważniejsza niż wysoka moc nadajnika. Zapewnia zysk zarówno w nadawaniu, jak i odbiorze, a wyższy zysk może pozwolić na obniżenie mocy i wydłużenie pracy na baterii. Na stosunkowo płaskim terenie warto stosować antenę jedno- lub dwupasmową na maszcie o zysku co najmniej 3 dBd.

Jeśli pracujesz w dolinie, niski kąt promieniowania anteny o dużym zysku może utrudniać „wyjście” sygnału z doliny. W takich warunkach lepsze są anteny o niskim zysku lub zysku „unity” (0 dBd), które mają „szerszą” charakterystykę promieniowania. Jednopołówkowe J-pole o zysku unity są trwałe, tanie i łatwe do wykonania. Dla kierunkowego pokrycia 2 m z zyskiem ok. 7 dBd można użyć 3- lub 4-elementowej anteny Yagi; dostępne są konstrukcje składane i kompaktowe. Do instalacji stałych rozważ solidniejszą komercyjną antenę współliniową. Wersje 2 m zazwyczaj działają dobrze także na 70 cm. Komercyjne anteny typu open dipole array są dobre na jedno pasmo i bywają bardziej odporne niż współliniowe anteny w radomie z włókna szklanego.

Antena samochodowa na podstawie magnetycznej jest przydatna przy pracy w cudzym pojeździe. Można jej też używać wewnątrz budynku, mocując do stalowych powierzchni (szafy kartotekowe, belki, kanały wentylacyjne), nawet „do góry nogami”.

Anteny do ręczniaków („rubber duckies”) mają ujemny zysk. Do większości zastosowań używaj co najmniej elastycznej anteny ¼ fali, a do pracy dalekiego zasięgu w otwartym terenie rozważ teleskopową antenę 5/8 fali (o ile długość i sztywność nie będą przeszkodą).

„Roll-up J-pole” z przewodu dwużyłowego 300 Ω można przypiąć do ściany lub wciągnąć na drzewo za pomocą mocnej linki. Oprócz zysku unity, dodatkowa wysokość często robi dużą różnicę. W razie potrzeby nawet mobilna antena ½ fali na podstawie magnetycznej może służyć do pracy z ręczniakiem.

Anteny HF

Nie ma jednej idealnej anteny HF. Wybór zależy od rozmiaru i ukształtowania terenu obszaru, który musisz pokryć, oraz od warunków instalacji i użycia.

Do łączności lokalnej (do kilkuset kilometrów) dobrze sprawdza się prosty przewód losowy lub dipol zawieszony niżej niż ¼ długości fali nad ziemią — to antena NVIS (Near Vertical Incidence Skywave). Sygnał promieniuje niemal pionowo w górę i odbija się od jonosfery z powrotem w dół. Przy wysokiej aktywności słonecznej NVIS działa najlepiej na 40 m w dzień, przechodząc na 80 m około zachodu słońca. Przy niskiej aktywności plam 80 m może być najbardziej użyteczne w dzień, a w nocy może być potrzebne 160 m. Pasmo 60 m (dostępne w wielu rejonach świata) jest również bardzo dobre do NVIS.

Do większości przenośnych anten przewodowych (szczególnie NVIS) potrzebny jest tuner antenowy; w praktyce jest on dobrym pomysłem dla każdej anteny HF. Impedancja anteny zmienia się wraz z wysokością nad ziemią i bliskością obiektów, co w instalacjach improwizowanych jest częstym problemem. Automatyczny tuner jest wygodniejszy i szybszy, a wiele nowoczesnych radiostacji ma go wbudowanego. Do zestawu warto dołączyć pręt uziemiający, obejmy i przewód — większość radiostacji i tunerów wymaga dobrego uziemienia dla sprawnej pracy.

Dla łączności powyżej 300 km można wykorzystać komercyjny pionowy vertical z pułapkami, choć nie ma on możliwości tłumienia zakłóceń z innych kierunków. Zadziałają też anteny mobilne (baty), ale ze znacznie mniejszą sprawnością. Ich zaletą są małe rozmiary i trwałość.

Anteny kierunkowe (beam) dają najlepsze osiągi w sieciach szerokoobszarowych na 10–20 m, ponieważ wzmacniają sygnał pożądany i zmniejszają zakłócenia z innych kierunków — co bywa kluczowe w trudnych warunkach. Mają jednak ograniczenia: są zwykle drogie, duże, trudne w transporcie i składowaniu. W terenie bywają trudne do ustawienia na optymalnej wysokości i mogą nie przetrwać burzy. Jedna ze strategii to używanie łatwych do instalacji i naprawy dipoli przewodowych, dopóki warunki nie pozwolą bezpiecznie postawić beamów.

W HF wybór między kablem koncentrycznym a linią symetryczną typu „ladder line” (izolowaną, nie gołą) zależy od sytuacji. Ladder line ma nieco mniejsze straty, ale wymaga większej dbałości o prowadzenie, zwłaszcza blisko metalu i miejsc, gdzie ludzie mogliby jej dotknąć. Koncentryk jest mniej wrażliwy na problemy wynikające z prowadzenia przy metalowych obiektach lub innych kablach.

Akcesoria operatorskie

Słuchawki są przydatne wszędzie, a w wielu miejscach są obowiązkowe. Operatorzy w punkcie dowodzenia, gdzie pracuje wiele radiostacji, muszą używać zestawów nagłownych. W schroniskach (np. Czerwonego Krzyża) pomagają nie zakłócać spokoju mieszkańcom i wolontariuszom.

VOX (nadawanie sterowane głosem) należy zawsze wyłączyć w łączności kryzysowej i używać PTT. Przypadkowe nadawanie przez hałas tła może przerwać krytyczne komunikaty. Zamiast VOX można użyć mikrofonu biurkowego lub na wysięgniku i przełącznika nożnego. Zestaw mikrofon/słuchawki + footswitch również sprawdza się bardzo dobrze.

Baterie

Zasilanie bateryjne jest kluczowe w emcom. Nie można zakładać, że AC będzie dostępne, a praca przenośna przez dłuższy czas jest częsta. Baterie muszą być dobrane do maksymalnego obciążenia sprzętu oraz czasu pracy do momentu ponownego ładowania.

NiCad, NiMH, Li-Ion
W ręczniakach typ akumulatora narzuca producent. NiMH magazynuje nieco więcej energii niż NiCad przy tym samym rozmiarze. Coraz więcej radiotelefonów używa Li-Ion o większej gęstości energii, bez efektu „pamięci” typowego dla NiCad. Zalecane są także koszyki na baterie AA alkaliczne. Baterie alkaliczne mają relatywnie wysoką gęstość energii, są powszechnie dostępne i mogą być jedyną opcją, gdy nie da się ładować akumulatorów. Większość ręczniaków akceptuje zewnętrzne zasilanie 13,8 V DC (gniazdo zapalniczki lub zewnętrzny akumulator).

Zewnętrzne baterie można stosować z ręczniakiem, o ile zachowana jest poprawna polaryzacja i napięcie. Możliwe są małe żelowe 12–15 V, a także pakiety od elektronarzędzi czy kamer. Dla elastyczności warto mieć przewód zasilania DC do każdego radia z odpowiednimi adapterami. Złącza Molex sprawdzają się dobrze, ale Anderson Powerpole lepiej znoszą wielokrotne przepinanie.

Standaryzacja złączy w kraju/regionie ułatwia wymianę sprzętu. Sprawdź lokalny standard z doświadczonymi operatorami. Jeśli go nie ma — warto zachęcać do jego przyjęcia.

Od tłumacza: w Polsce sporo operatorów korzysta z popularnych złącz XT-60.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Wyróżnia się trzy popularne typy: zalewane (mokre), VRLA (regulowane zaworem) oraz SLA (szczelne). Mokre mogą wyciec po przewróceniu, natomiast VRLA używają elektrolitu żelowego lub maty AGM i nie wylewają się. SLA są podobne do VRLA i mogą pracować w dowolnej pozycji — nawet „do góry nogami”. Wszystkie są ciężkie.

Leadowe akumulatory mają różne przeznaczenia. „Deep-cycle” są lepsze niż typowe samochodowe rozruchowe, które nie są projektowane do długotrwałego, stałego obciążenia i ulegają uszkodzeniu, jeśli rozładowują się poniżej ok. 80% nominalu. Do pracy radiowej dobry jest typ do UPS lub do kampera (RV). Do oświetlenia i innych zastosowań morskie (marine) również bywają dobre. Najlepiej konsultować wybór z producentem.

SLA („żelowe”, często z alarmów i oświetlenia awaryjnego) są dostępne w mniejszych, lżejszych wariantach. Typowe pojemności to 2, 4, 7 Ah, ale dostępne są też >100 Ah. SLA nie wolno głęboko rozładowywać — np. 12 V będzie uszkadzany poniżej 10,5 V. Skrajne temperatury skracają żywotność: powyżej ~75°F (ok. 24°C) lub poniżej 32°F (0°C) mogą skrócić ją o połowę. Bagażnik auta nie jest dobrym miejscem przechowywania. Najlepsze temperatury magazynowania to 40–60°F (ok. 4–16°C).

„Budżet mocy” dla baterii

Wymaganą pojemność (Ah) można w przybliżeniu policzyć: prąd odbioru × godziny pracy + prąd nadawania × (godziny nadawania) × współczynnik pracy dla trybu. Dla NCS na ruchliwej sieci zwykle decyduje prąd TX. Dla stanowisk o małej aktywności dominuje prąd RX. Wynik to tylko przybliżenie — realna pojemność zestawu baterii powinna być nawet o 50% większa (wiek, stan, rozrzut parametrów).

Nie myl odsetka czasu nadawania z „duty cycle” zależnym od emisji (np. 100% dla FM i cyfrowych, 50% dla CW, 30% dla niekompresowanego SSB).

Ładowarki

Warto mieć co najmniej dwa akumulatory, aby jeden mógł się ładować, gdy drugi pracuje.

NiCad/NiMH
Ładowarka zależy od typu ogniw; wiele ładowarek NiCad ładuje też NiMH, ale nie Li-Ion. Istnieją uniwersalne ładowarki aftermarket. Szybkie ładowanie daje gotowość, ale może skrócić żywotność.

Kwasowo-ołowiowe
Należy stosować zalecenia producenta (napięcie/prąd/konserwacja). Ładowanie wolne wydłuża życie i ogranicza przegrzewanie.

Ogólnie akumulatory samochodowe i deep-cycle można ładować autem i kablami rozruchowymi, prostownikiem samochodowym lub źródłem stałonapięciowym. Gdy nie ma właściwej ładowarki, można użyć zasilacza DC o odpowiednim napięciu, ale trzeba wpiąć solidną diodę separującą (ważne przy zasilaczach z zabezpieczeniem „crowbar”). Napięcie zasilacza musi kompensować spadek na diodzie — należy to zmierzyć na zaciskach baterii.

Akumulatory „mokre”: ok. 14,5 V
VRLA: ok. 14,0 V
Prąd ładowania nie powinien przekraczać 20% pojemności (np. 20 A dla ~100 Ah). Deep-cycle zwykle nie wymagają specjalnych procedur, ale producenci zalecają ładowarki dedykowane.

SLA / „żelowe”
Muszą być ładowane powoli i ostrożnie. W trakcie ładowania powstaje wodór. SLA stosują rekombinację gazów i pracują pod ciśnieniem; zbyt szybkie ładowanie powoduje nadciśnienie, przegrzanie, puchnięcie i odpowietrzenie, co jest niebezpieczne i trwale uszkadza baterię. Napięcie ładowania powinno wynosić 13,8–14,5 V. Jeśli brak instrukcji producenta, dobra zasada: prąd ładowania nie większy niż 1/3 pojemności (np. 7 Ah → max ~2 A). Czas pełnego ładowania zależy od stopnia rozładowania; przy 50% i więcej może wynosić 18–24 godziny.

Panele słoneczne i regulatory ładowania

Są coraz tańsze i powszechnie dostępne. To kolejna opcja zasilania w terenie, jeśli pozwalają na to warunki pogodowe i miejsce instalacji. Dobierając zestaw solarny, warto skonsultować z dostawcą rozmiar paneli i regulator do konkretnego zastosowania.

Przetwornice DC→AC

Bezpośrednie zasilanie DC jest wydajniejsze i powinno być używane, gdy to możliwe, ale przetwornice mogą zasilać sprzęt niewspółpracujący z 12 V DC. Nie wszystkie przetwornice nadają się do radia, komputerów czy niektórych ładowarek. Najlepsze są te z wyjściem „true sine-wave”. „Modified sine-wave” może nie zasilać części ładowarek i urządzeń wrażliwych na kształt przebiegu.

Przetwornice z konwersją wysokoczęstotliwościową generują istotne zakłócenia RF (promieniowane i na wyjściu AC). Należy przetestować je z radiami, zasilaczami i akcesoriami (także pracującymi w pobliżu na DC) oraz przy różnych obciążeniach. Filtrowanie VHF/UHF da się dodać względnie łatwo, ale ograniczenie szumu HF bywa bardzo trudne. Przetwornice powinny być uziemione podczas pracy — dla bezpieczeństwa i redukcji zakłóceń.

Alternatywą może być średniej wielkości UPS 12 V. Małe UPS-y o przebiegu prostokątnym nie są do pracy ciągłej, ale większe true sine-wave już tak. Większość ma własne baterie, ale często można je (po modyfikacjach) zasilać bateriami zewnętrznymi. Duże UPS-y komercyjne pracują na 24/48 V (dwie lub cztery baterie szeregowo). UPS ma limit liczby rozładowanych baterii, które potrafi naładować, ale nie ma limitu liczby baterii podłączonych do wydłużenia czasu pracy.

Generatory i zasilanie AC

Generatory są zwykle wymagane w punktach dowodzenia i schroniskach (oświetlenie, gotowanie, sprzęt). Radiostacje mogą pracować z tego samego generatora lub oddzielnego, ale wiele generatorów w jednym miejscu musi mieć wspólne uziemienie (bonding) dla bezpieczeństwa.

Nie wszystkie generatory mają dobrą regulację napięcia, a wspólny generator może mieć mocno zmienne obciążenia. Przed podłączeniem wrażliwego sprzętu warto przetestować regulację narzędziem dużej mocy (np. elektronarzędzie). Woltomierz powinien być częścią wyposażenia przy korzystaniu z zasilania pomocniczego.

Hałas generatorów bywa problemem: utrudnia łączność i zwiększa zmęczenie. W schronisku może przeszkadzać w odpoczynku i podnosić stres. Cichsze generatory są zwykle droższe. Rozważ ustawienie generatora dalej i zastosowanie cięższych przewodów zasilających. Oddalenie generatora zmniejsza też ryzyko zatrucia tlenkiem węgla (częsty problem przy generatorach awaryjnych).

Pomocne mogą być: dobre ograniczniki przepięć, stabilizatory napięcia i kondycjonery zasilania. Transformatory regulowane („Variac”) bywają użyteczne przy zmiennych warunkach zasilania.

Sprzęt do innych emisji

Jeśli planujesz pracę cyfrową (packet, APRS, AMTOR, PSK31 itd.), potrzebujesz także komputera oraz zwykle TNC lub interfejsu audio na kartę dźwiękową. Niektóre nowsze radia mają TNC wbudowane. Zidentyfikuj wszystkie akcesoria, w tym oprogramowanie i przewody, potrzebne do każdej emisji.

Dobierając baterie i zasilanie uwzględnij pobór wszystkich urządzeń. Wewnętrzna bateria laptopa zwykle nie wystarczy na całą zmianę. Przygotuj zewnętrzne zasilanie DC i przewód albo przetwornicę DC→AC. Jeśli potrzebujesz wydruku — dojdzie drukarka (zwykle AC).

Skanery i inne przydatne urządzenia

Poza sprzętem amatorskim przydatne mogą być:

skaner wielopasmowy (nasłuch służb i mediów),
telefon komórkowy (nawet niezarejestrowany może zadzwonić na numery alarmowe),
przenośny dyktafon z VOX (logowanie, rejestracja istotnych zdarzeń),
radio AM/FM i/lub telewizor (monitorowanie przekazów medialnych),
laptop z oprogramowaniem logującym lub emcom.

Testowanie kompletnej stacji

Po wyborze sprzętu (albo najlepiej wcześniej) przetestuj go w terenie w warunkach symulujących katastrofę. Symulacje mogą obejmować równoczesną pracę na kilku pasmach i emisjach przez długi czas. Testuj całość systemu: źródła zasilania, anteny, zakłócenia wzajemne.

Przykładowo: uruchom stację na generatorze, potem przejdź na baterie; ładuj baterie z paneli i generatora; użyj anteny NVIS na bateriach i na generatorze. Takie testy ujawnią interakcje i źródła zakłóceń, które lepiej wyeliminować teraz — zanim prawidłowe działanie stanie się kwestią życia i śmierci.