Любительское радио в морских условиях.

Введение

Морское мобильное любительское радио — это лицензия на использование радиосвязи для целей любительской радиосвязи, позволяющая морским операторам устанавливать и использовать радиооборудование в море. При передаче из моря к позывному знаку оператора добавляется суффикс "/MM".

Технические соображения

Существуют особые требования при установке и эксплуатации любительских радиопередатчиков и приемников на судах. Они включают в себя питание, радиочастотное заземление, конструкцию антенны и электромагнитную совместимость (ЭМС) с другим электронным оборудованием на борту.

Конструкция и установка антенны

Для использования в диапазонах MF и HF наиболее распространенной конструкцией антенны является установка двух ВЧ-изоляторов в шкоты мачты и подключение ее к трансиверу с помощью сцинтированной бронзовой заземляющей пластины, прикрепленной болтами к внешней стороне корпуса, значительно ниже ватерлинии, в качестве заземления. На судах с металлическим корпусом заземляющая пластина может быть исключена, а весь корпус использован в качестве заземления. В этом случае толщина любого слоя краски несущественна для ВЧ. На яхте с двумя шкотами, если изоляторы установлены в обоих и подключены к мачте, их можно использовать в виде "перевернутой V", избегая необходимости подключения антенны к земле. Любая из этих конфигураций потребует использования АТУ (Antenna Tuning Unit) для достижения резонанса на используемой частоте HF, поскольку физическая длина антенны почти всегда будет не соответствовать выбранной частоте. Некоторые парусные суда с двумя мачтами имеют достаточно места для установки Т-образной антенны или перевернутой L-образной антенны между мачтами. Такие антенные конфигурации более распространены на торговых судах. Для работы в диапазонах VHF и UHF одним из вариантов является установка небольшой яги-антенны на шест длиной 1–2 м и подъём ее к мачте с помощью флаг-фала. Если флаг-фал правильно закреплен посередине и в нижней части шеста, антенну легко поднять над препятствиями на мачте, обеспечив ей чистый воздух. Проблема заключается во вращении антенны – обычно ее необходимо опускать и поднимать, чтобы изменить направление диаграммы направленности. Для безопасности мачтовых креплений и освещения лучше, чтобы эти яги были легкими и изготовлены в основном из, например, пластиковых труб, поддерживающих внутренние проводники. Этот способ работы лучше всего использовать в гавани или на якоре, чтобы не мешать работе судна. Повторяющаяся потеря сигнала из-за качки и крена сделает его непрактичным для надежной связи в море. Для FM-связи в 2-метровом диапазоне вертикальная штыревая антенна мачты, обычно устанавливаемая для морской VHF-связи, обеспечит хорошие всенаправленные сигналы с вертикальной поляризацией. Рабочая частота около 145 МГц достаточно близка к расчетной частоте антенны 156 МГц, чтобы большинству любительских трансиверов не требовался АТУ и они не испытывали значительных проблем из-за высокого КСВ.

For MF and HF use, the most common antenna design is to add two RF insulators into the backstay of the mast and feed it from the transceiver using a sintered bronze earthing plate, bolted to the outside of the hull, well under the waterline, as an earth. On metal hulled boats the earthing plate can be dispensed with, and the whole hull used as a ground. In this case, the thickness of any paint layer is entirely negligible at RF. On a yacht with twin backstays, if insulators are placed in both of them and they are fed from the masthead, they may be usable as an "inverted vee" avoiding the need to feed the antenna against ground. Either format will require the use of an ATU (Antenna Tuning Unit) to achieve resonance for the HF frequency in use, as the physical length of the antenna will almost invariably be incorrect at the frequency of choice. A few twin masted sailing vessels have the space to erect a "Tee" antenna or an inverted "L" between masts. These antenna configurations are more common on merchant ships. For VHF and UHF operation, one option is to mount a small yagi antenna to a pole 1–2 m (3–6 ft) long and haul this to the masthead using a flag halyard. If the halyard is correctly knotted to the middle and bottom of the pole, it is easy enough to make the antenna project above the clutter at the masthead into clear air. The problem is in rotating it it usually needs to be lowered and re raised to alter the direction of its beam. For the safety of masthead fittings and lights it is better if these yagis are light in weight and made largely of, for example, plastic tubes supporting internal wire conductors. Operating in this way is best reserved for when in harbour or at anchor, to avoid interfering with the operation of the boat. Repeated loss of signal due to rolling and pitching would make it impractical for useful communication at sea anyway. For FM operation on the 2 m band, the masthead vertical whip that is normally installed for marine VHF operation will provide good omni directional, vertically polarised signals. The frequency of operation around 145 MHz is close enough to the antenna's design frequency of 156 MHz that most amateur transceivers will not need an ATU and will not suffer unduly from a poor (high) SWR.

Заземление

Для одноконтактной ВЧ-антенны необходимо хорошее электрическое заземление. Это также необходимо с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости (ЭМС) для любой радиопередающей установки на лодке или корабле. Как упоминалось выше, суда с металлическим корпусом имеют естественное преимущество, поскольку, особенно на ВЧ и более низких частотах, корпус можно считать находящимся в контакте с водой, так как изолирующие свойства слоя краски по отношению к воде представляют собой емкость, оказывающую очень малое электрическое сопротивление ВЧ-токам. Для корпусов из стекловолокна и дерева при ВЧ-передаче обычным решением является крепление спеченной бронзовой пластины к внешней стороне корпуса для ВЧ-заземления. Конструкция спеченной бронзовой пластины пориста для воды, поэтому, хотя пластина может быть всего в один-два квадратных фута и толщиной в дюйм, фактическая площадь поверхности металла, находящегося в электрическом контакте с водой, во много раз больше. После установления хорошего соединения с морской водой необходимо обеспечить хорошее ВЧ-соединение от трансивера и АТУ к системе заземления. Хотя может показаться, что достаточно толстого провода, для больших ВЧ-токов обычно рекомендуется использовать медную заземляющую ленту. Это не потому, что толстые провода не смогут выдержать необходимые токи, а потому, что ВЧ-токи с большей вероятностью будут течь вдоль поверхности с большой площадью, не переизлучаясь по пути из-за поверхностного эффекта. Основной путь от АТУ одноконтактной антенной системы до заземляющей пластины или точки заземления корпуса должен быть как можно короче и прямее. Это следует учитывать с самого начала при определении места установки различных компонентов внутри корпуса. Инсталлятор не может существенно повлиять на потери и эффективность трансивера, АТУ, антенны или ее питания, но дополнительные усилия, направленные на повышение эффективности путей заземления, принесут гораздо больший эффект с точки зрения излучаемой мощности и отсутствия проблем с ЭМС в дальнейшем, чем любой другой аспект установки. Соленая морская вода обеспечивает исключительно хорошую плоскость заземления, и усилия, направленные на установление хорошего соединения с ней, будут щедро вознаграждены.

For a single ended HF antenna, a good electrical earth connection is essential. It is also necessary from the points of view of safety and EMC considerations on any radio transmitter installation on a boat or ship. As mentioned above, metal hulled vessels have a natural advantage in that, especially at HF and lower frequencies, the hull can be considered to be in contact with the water, as the insulating properties of the paint layer against the water is a capacitance that presents very little electrical impedance to the RF currents. For fibreglass and wooden hulls and HF transmission, the usual solution is to attach a sintered bronze plate to the outside of the hull for RF earthing. The construction of a sintered bronze plate is porous to water so that although the plate may be only a square foot or two and an inch thick, the actual surface area of metal in electrical contact with the water is very many times that. Once a good connection to the sea water has been established, it is necessary to make a good RF connection from the transceiver and ATU to the grounding system. While it might seem that a good, thick wire is all that is needed, for large RF currents it is usually recommended that copper grounding tape is used. This is not because thick wires will not be able to support the currents involved, but because it is more likely that RF currents will remain flowing along something that has a wide surface area without re transmitting themselves along the way due to skin effect. The key pathway from the ATU of a single ended antenna system to the earthing plate, or the hull earth point, should be as short and as straight as possible. This should be considered from the start when deciding where to mount the various components within the hull. There is not much that the installer can do about the losses in, and the efficiencies of, the transceiver, the ATU, the antenna or its feed, but extra effort put into the efficiency of the earthing paths will pay much bigger dividends, in terms of radiated power and freedom from EMC problems later, than any other single aspect of the installation. The salty sea makes an exceptionally good ground plane, and effort put into achieving a good connection to it will be handsomely repaid.

Безопасность и ЭМС

Современная парусная яхта или любое другое современное морское судно – это гораздо более сложная электронная среда, чем когда-либо прежде, и даже сложнее, чем обычная домашняя радиолюбительская "станция". На судне, вероятно, будут установлены электронные навигационные приборы, один или несколько GPS-приемников, электронное автоматическое управление рулем, бытовые радио- и, возможно, телевизионные приемники, а также радар и передатчики/приемники VHF. Могут присутствовать различные устройства ГМССБ, такие как приемник Navtex и система АИС. Многие из этих устройств компьютеризированы и объединены в сеть посредством соединений для передачи данных, радиочастотных и силовых линий. Все это размещено в очень компактном трехмерном пространстве, которое разделяют не только оператор радиосвязи, но и, возможно, несколько других членов экипажа или семьи. Вопросы безопасности и электромагнитной совместимости (ЭМС) никогда не были столь важны. Важно помнить, что антенный провод, начиная с точки выхода из соответствующей клеммы HF ATU, является излучающей антенной. Ничего нельзя сделать, чтобы предотвратить радиочастотное излучение от этого провода. Он должен быть специализированным, с высококачественной изоляцией, одножильным проводом и жестко закреплен, на значительном расстоянии от любой другой проводки, вне любой проводящей клетки Фарадея, по кратчайшему и прямому пути к точке подключения к внешней антенне – будь то "кнут" или изолированная часть стоячего такелажа. Как уже говорилось, надежное заземление необходимо при установке передающего оборудования, а грамотное управление радиочастотным полем также принесет пользу, позволяя использовать другое электронное оборудование во время передачи, не повреждая его и не вызывая сильных помех. Возможно, можно отключить электронное рулевое управление и временно отказаться от использования навигационных приборов во время запланированного сеанса связи, но остальные члены экипажа будут гораздо признательнее, если это не потребуется, и жизнь на борту сможет продолжаться в обычном режиме, когда люди соберутся вокруг передатчика, чтобы услышать новости с берега и от других судов, а также прогноз погоды или другую важную информацию о маршруте.

A modern sailing boat, or any other modern seagoing craft, is a much more complex electronic environment than ever in the past, and even more so than a normal home based amateur radio "shack". The vessel will probably have electronic navigation instruments, one or more GPS receivers, electronic automatic steering, domestic radio and perhaps television receivers as well as probably radar and VHF transmitters and receivers too. It may have various GMDSS devices too, such as a Navtex receiver and an AIS system. Many of these items are computerised and many of them are networked together with data, RF and power connections. All of this is crammed into a very compact, three dimensional space and that space is shared by not only the radio operator, but perhaps several other crew or family members. Safety and EMC issues have never been so important. One important fact to bear in mind is that the antenna lead, from the point where it leaves the relevant terminal on the HF ATU is a transmitting antenna. There is nothing that can or should be done to prevent RF radiation from this lead. It should be a specialist, high voltage insulated, single core wire and it should be rigidly mounted, well away from any other wiring, outside of any conducting faraday cage, in the shortest, straightest possible route to the point where it will connect to the external antenna, be that a whip or an insulated part of the standing rigging. As discussed above, good earthing is essential in the installation of transmitting equipment, and good RF management will also pay dividends in terms of the ability to use other electronic equipment while transmitting, without damage to the other gear, or debilitating interference in the other gear during transmissions. It may be possible to disengage electronic steering and switch off or do without navigation instruments while the radio operator aboard makes a scheduled call, but others aboard will be much more grateful if this is not necessary and life aboard can continue as normal while people gather around the transceiver to hear news from ashore and from other boats, as well as weather or other important routing information.