Радиоаппаратура, антенны, питание — опыт радиоэкспедиции R1BNG/P

В этой статье я рассказываю о своей радиоаппаратуре для активаций с учётом опыта прошедшей радиоэкспедиции R1BNG/P на велосипеде по маршруту Дно — Демянск — Старая Русса:

• Диапазоны 80-40-30-20-17-15 метров, моды SSB и FT8.
• Со 2 по 10 мая проведено 875 радиосвязей (из них 299 голосом) с 9 локаций.
• Набрано 477 корреспондентов из 29 стран и территорий: Россия, Германия, Италия, Франция, Сербия, Хорватия, Чехия, Венгрия, Англия, Румыния, Словения, Бельгия, Болгария, Босния-Герцеговина, Эстония, Нидерланды, Греция, Испания, Польша, Словакия, Беларусь, Швеция, Австрия, Украина, Дания, Швейцария, Норвегия, Финляндия, Аланды.

Жирным выделены 15 стран (территорий), с которыми удалось поговорить голосом.

• Рекорды дальности:
  — цифрой: R0CBI (10 МГц, 6200 км), RA0SCA (14 МГц, 4000 км)
  — голосом: R0CBI (14 МГц, 6200 км), R0AS (7 МГц, 3600 км).

Также предлагаю ознакомиться и с опытом моих ранних радиоэкспедиций, меньшей протяженности, но со сравнимым числом QSO.

Радиоаппаратура

Трансивер — Lab599 Discovery TX-500

У меня за менее чем год на TX-500 было проведено 3600 QSO, это мой второй трансивер после (tr)uSDX.

Отмечаю:

✅ Экономичность трансивера на приём
✅ Разнообразные варианты питания
✅ Нормально тянет FT8 на полной мощности (чего нельзя сказать о Xiegu Х6100)
✅ Нормально работает с неидеально согласованными антеннами
✅ Эргономика нравится, всё довольно понятно.
✅ Экранчик не слепнет на солнце
✋ Об отсутствии встроенного тюнера не жалею — всегда можно докупить ATU-10. С появлением TX-500МР вопрос, думаю, закрыт.
✋ График КСВ по зажатию TONE хотелось бы более информативным - например, чтобы можно было регулировать диапазон частот
📌 Регулировка мощности требует улучшения: на 80 м мощность несущей не опускается ниже нескольких Вт; с усилком фактически используются только значения от 10 до ~40. От 40 до 99 — не нужно.
📌 Нет аудио по USB
📌 Иногда не хватает встроенного Bluetooth

Для работы по протоколу FT8 я использовал программу FT8CN, свой смартфон (но удобнее отдельный планшет) и самодельный кабель для подключения трансивера к USB Type-C (аналоговое аудио). С таким кабелем телефон и трансивер могут обмениваться только звуком, поэтому на передачу трансивер встаёт по VOX, а частоты для работы приходится вручную синхронно менять и на трансивере, и в программе (и там, и там они просто забиты в память, поэтому руками ничего не приходится вводить).

Иногда я забывал в программе поменять частоту, тогда приходилось этот факт фиксировать в блокнотике и впоследствии дома корректировать вручную в логе (иначе при несовпадении диапазонов с логом корреспондента эта запись была бы невалидной). Если бы трансивер поддерживал аудио по USB, то такой проблемы бы не возникало.

Усилитель — Micro PA50+ (50 Вт)

Я очень доволен этим прибором и рекомендую его другим радиолюбителям:

• Недорогой
• Простой в использовании
• Поддерживает диапазоны 10...80 метров
• Лёгкий и компактный (88×38×160 мм, 590 г),
• Имеет все необходимые защиты (по мощности, по КСВ, по питанию, по температуре)
• Имеет адекватную документацию
• Регулярно выходят обновления прошивки
• Есть техподдержка автором в фейсбучной группе.

Более новая версия этого усилителя — Micro PA50-3, также есть 100-ваттный вариант Micro PA100.

Отличительная особенность усилителя — он полностью автоматический и не требует кабелей управления для переключения бэндов и/или для подачи сигнала PTT. При этом остаётся возможность как ручной смены бэндов, так и управления PTT и/или бэндами по стандартным протоколам. Усилитель требует сигнал мощностью в районе 1...5 Вт от трансивера (в зависимости от диапазона), чтобы выдавать номинальную мощность.

В зависимости от диапазона, усилитель вместе с трансивером потребляют от источника питания до 120 Вт. На холостом ходу энергопотребление незначительное, единицы ватт. Подробнее с моими измерениями мощностей можно ознакомиться здесь.

Особенность прибора — на 80 метрах его высокая чувствительность сочетается с невозможностью у Discovery TX-500 выдавать меньше нескольких ватт на несущей. В результате усилитель сваливается в защиту по мощности. Решение проблемы — установить между трансивером и усилителем аттенюатор на 5 дБ на мощность 5 Вт. Главное, не забывать его убирать на других диапазонах...

Все усилители серии Micro PA достаточно привередливы к КСВ и требуют использования либо хорошо согласованных антенн (защита срабатывает при КСВ 2.0), либо антенного тюнера. С другой стороны, обновлениями ПО автор решил проблему, отмечавшуюся в ранних обзорах, когда усилитель сваливался в защиту по КСВ по поводу и без повода. Сейчас всё адекватно работает прямо из коробки.

QRP-автотюнер ATU-10 от N7DDC

Подключение антенны через тюнер позволяет работать с неидеальной антенной без необходимости тщательной подстройки под конкретные условия. При этом чуток эффективности потеряется в недрах тюнера, зато вместо получасового хождения по щиколотку в грязи вокруг антенны — одно нажатие кнопки (или поворот пары крутилок, в случае ручных тюнеров).

Кроме того, чем больше диапазонов закрывает антенна, тем больше вероятность, что тюнер будет с ней необходим.

Без усилителя я использую автоматический тюнер ATU-10 от N7DDC, заточенный под малые мощности (до 10 Вт), он очень легкий (232 грамма) и компактный в стать QRP-трансиверу. При попытке передавать сигнал тюнер сам определяет, требуется ли подстройка антенны, и за пару секунд подгоняет КСВ близко к единице.

Благодаря использованию бистабильных реле этот тюнер от встроенной АКБ практически не потребляет энергии во время работы в эфире — однако такие реле дорогие, что делает и сам тюнер не самым бюджетным.

Мощный автотюнер Antuner AT-100M Pro

Этот автотюнер у меня используется с усилителем. На бумаге это чуть ли не лучший из мощных (125 Вт SSB) китайских автотюнеров, он имеет встроенную АКБ на несколько часов работы, поддерживает широкий диапазон вносимых реактивностей, есть меню с кучей настроек, память разных антенн, разные режимы работы... Весит 390 грамм.

Однако опыт показал, что ATU-10 при прочих равных согласует антенну более надёжно. Вероятно, мне требуется поэкспериментировать с заземлением антенны по постоянному току — это должно улучшить ситуацию. К счастью, в тюнере есть ручной режим, где вы сами подбираете значения реактивностей, глядя на значение КСВ в линии, и там можно добиться очень хороших результатов зачастую.

В целом, аппарат хороший (пусть и с жутко неудобным управлением одной кнопкой), буду с ним дальше работать.

Итог по радиоаппаратуре

В двух словах — всем доволен. Сейчас я не вижу, куда ещё можно двигаться, поскольку Discovery TX-500 с усилителем мои задачи закрывает с запасом, а 100-ваттный базовый прибор мне пока не нужен. Разве что Icom IC-705 (или новый Yaesu FXT-1F) вызывают интерес, однако со своим ценником и массогабаритами они занимают одно из последних мест в вишлисте.

Ещё одно возможное направление развития — Micro PA100 (или вообще Yaesu FT-891), чтобы в коротких активациях меньше зависеть от прохождения. Но это потянет за собой радикальную переделку (в сторону утяжеления) как антенного хозяйства, так и электропитания.

Вдобавок 100-ваттный трансивер будет плохо подходить для FT8 — режим этот не подразумевает QRO, а на пониженной мощности расход энергии у 100-ваттника все равно огромен (будет выгоднее таскать второй QRP-трансивер).

Антенное хозяйство

Самодельная EFHW на 80 метров, укороченная катушкой

Начало повествования — здесь.

Трансформатор 1:49 (2/14 витков на FT140-43). Длина полотна 18,7 метра (лучше взять немного больше и отрезать потом), катушка 110 мкГн и хвост 2,3 метра. Небольшое мотовило. В качестве противовеса — оплётка фидера, есть возможность подключения дополнительного противовеса.

Поддерживаются диапазоны 80, 40, 20, 15, 10 метров. Ключевое достоинство этой антенны в походных условиях — переключение диапазонов происходит «автоматически» без каких-либо действий оператора. Когда за дверью палатки темнота, ливень, снег, мороз, то меньше всего на свете хочется вылазить наружу, чтобы переключать антенну на другие диапазоны. Это серьёзное преимущество по сравнению с антеннами с коммутируемыми катушками или линками.

Особенность этой конкретной антенны — она имеет очень короткое полотно для диапазона 80 м благодаря укорачивающей катушке 110 мкГн (на 32-мм канализационной трубе). Для остальных диапазонов она работает просто как 20-метровая EFHW, при этом катушка выполняет роль трапа, и находящийся за ней хвост трансиверу «не виден».

Настройка антенны выполняется сначала на диапазонах 40 и 20 метров, подбирая длину основного полотна так, чтобы КСВ был удовлетворительным на обоих бэндах. В дальнейшем длину основного полотна особо не придётся трогать, поскольку полоса антенны там очень широка.

Затем подбирается длина хвостика с тем, чтобы резонанс на 80 метрах находился в желаемом месте (в моём случае — полоса захватывает 3,573 МГц и начало SSB-участка, где-то до 3,650 МГц). Этот хвостик уже никак не влияет на другие диапазоны. Необходимо оставить запас сантиметров 30 и воспользоваться палаточным натяжителем шнура, чтобы идеально подстраивать длину при каждой установке антенны (с точностью до 3-5 см).

Антенна также работает на 15 и 10 метрах без тюнера (но КСВ довольно высок, его можно попробовать понизить, подключая дополнительный противовес), а с тюнером она строится на 30, 17 и вероятно 12 метрах.

Мои фидеры — 5 метров RG58 и 6 метров RG174, стыкуются друг с другом разъемами SMA. Обычно использую RG58, но в случае неудачной конфигурации деревьев у палатки может потребоваться нарастить до 11 метров. Или можно поставить 2 разные антенны.

Эффективность антенны хороша на тех диапазонах, где она полноразмерная, — 40 метров и выше. ВЧ-диапазоны характеризуются выраженными лепестками. На 80 метрах же доступны ближние голосовые связи в радиусе нескольких сотен километров, а также работа в цифре. Малая длина этой антенны (для 80-ки) очень удобна при установке в лесу.

Система для забрасывания антенны на дерево

• Рогатка Drennan Groundbait Caty XL — самая мощная, что я нашёл за адекватные деньги, заявлена дальность броска до 80 м (но это справедливо только для очень лёгких грузиков). Можно забрасывать и рукой, но без серьёзной практики и тренировок попасть на желаемую ветку (а не просто куда-то в дерево) выйдет лишь случайно!
• Шнур UHMWPE 1000 lbs (диаметр ок. 2 мм) — 25-30 метров на мотовиле. Очень важен материал UHMWPE — обычный репшнур или строительный будет работать намного хуже, путаться и цепляться!
• Самодельный грузик ~200 г из пригоршни свинцовых грузил в мешочке от бижутерии. Гайку не использовать из соображений безопасности — грузик иногда попадает в ствол и рикошетит обратно к вам. Масса грузика подбирается опытным путём — слишком тяжелый грузик не осилит рогатка, а слишком лёгкий будет застревать в кроне. Если забрасывать рукой, то лучше в районе 300 г.

Удобнее всего оказалось вешать антенну по варианту «слопер», где самая дальняя точка полотна находится на высоте. Это позволяет успешно вешаться даже на очень раскидистые деревья со множеством веток на нижних ярусах — лишь бы дерево находилось приблизительно на нужном расстоянии от палатки.

Шнур в походном положении наматывается на мотовило, начиная с грузика. Когда надо установить антенну, я нахожу подходящее дерево метрах в 20 от палатки, становлюсь под ним и полностью разматываю шнур с мотовила в кучку, начиная с конца (чтобы он не путался, когда полетит). Прицеливаюсь и забрасываю рогаткой шнур на желаемую ветку. Обычно грузик пролетает через крону и падает на землю.

Упавший грузик и следующий за ним шнур наматываю на мотовило, выбираю свободную длину шнура, мотовило вешаю на сучок (чтобы меньше всё намокало и аккуратнее выглядело). Прицепляю конец антенного провода (с натяжителем) к концу шнура и затягиваю антенну на самый верх. Разматываю антенну до конца по направлению к палатке, цепляю трансформатор к какому-нибудь дереву или кусту рядом, подключаю полотно и фидер. Если оказалось, что дерево слишком далеко, то возвращаюсь к нему и немного отпускаю шнур. Если слишком близко — ставлю подпорку из карбоновой удочки.

Наконец проверяю резонанс на 80 метрах — если требуется, опускаю антенну с дерева и корректирую длину хвоста (не более 10 см за раз).

Весь процесс с момента прибытия на место, включая установку палатки, выбор места, установку и настройку антенны, у меня занимал до 45 минут.

Самодельный вертикал

Сделан на 6-метровой карбоновой удочке с удлинительными катушками. 40, 30, 20 метров.

Подробно об этой антенне написано здесь.

Антенна резервная для меня, на случай стоянки в чистом поле без каких-либо намёков на деревья. В ближайшее время сделаю GP с 5-метровым телескопом для радикального ускорения настройки и установки.

Самодельный синфазный дроссель-балун 1:1

Призван, с одной стороны, уменьшать помехи радиоприёму, а с другой — не позволять моей радиоаппаратуре (и фидеру, если требуется) становиться частью антенны. Если на мощности 10 Вт можно обходиться и без него, то на 50 ваттах ВЧ токи иногда начинают затекать в шек и создавать проблемы (усилитель бубнит, тюнер не тюнит или делает это странно). Синфазный дроссель позволяет этого избежать.

Сделан самостоятельно по схеме бифилярной намотки от PA9X. Используется сердечник FT82-43. Его увеличенная копия на сердечнике FT140-43 работает с 80-метровой антенной skyloop.

Итог по антенному хозяйству

Для работы из полей у меня железобетонно сложился любимый набор на базе EFHW с катушкой, который по завершении радиоэкспедиции я смогу разложить и сложить практически с завязанными глазами. В ближайшее время я доделаю телескопический GP для работы «на бегу», и на этом вопрос антенн для полей будет для меня в целом закрыт.

Займусь доработкой уже висящих антенн типа Skyloop на гостевых QTH (40-метровая петля у родителей и 80-метровая — на даче), а также буду продумывать вопрос незаметной оконной антенны у себя дома.

Электропитание

3×18650 Li-Ion (до 44 Вт-ч в зависимости от номинала банок)

Реализовано в двух вариациях. Для (tr)uSDX я задействовал давно валявшийся дома 100-рублёвый блочок под 3×18650 с витыми контактами и проводками 0,35 мм², припаял к нему разъём 1,35 мм из комплекта трансивера, воткнул первые попавшиеся под руку банки — и всё работало, пока я не попробовал запитать таким же образом Discovery TX-500. Оказалось, что при попытке отбора 30 Вт от АКБ падение напряжения настолько велико, что реально трансивер не выдаёт больше 6 Вт.

Пришлось закупить новые банки 18650 Vapcell 3500 мАч, новый батарейный блок с пластинчатыми контактами (берите версию SMT и отламывайте торчащие «лапки»), все провода сделать сечением 1 мм², причём подпаиваться я стал непосредственно к сгибу контакта. В качестве силовых разъёмов я стал использовать XT30 — адекватный компромисс между массогабаритами и допустимой силой тока.

В результате, всё равно у меня получился ультралайт-вариант, который не позволяет получить на выходе более чем 8 Вт мощности, вдобавок мощность постепенно падает в процессе работы (особенно если холодно). Дальнейшего развития идея с 3 литиевыми банками у меня не получила — очевидно, что номинальное напряжение АКБ 11,1 В слишком мало для TX-500. Используется в качестве резервного/аварийного решения.

Повербанки Ugreen 25K 145W (90 Вт-ч) + ЗУ Ugreen 160W

Ещё для (tr)uSDX у меня был куплен повербанк Xiaomi на 10000 мАч с поддержкой выдачи 12В / 1,6А по протоколу Power Delivery. Если для работы с (tr)uSDX через 12-вольтовый триггер мощности повербанка хватало за глаза, то Discovery TX-500 (для него я сделал триггер посерьёзнее с разъемом XT30) активно жалуется на недостаточную мощность источника, особенно при холоде. Поначалу какое-то время работать возможно, но подсевший аккумулятор приводит к тому, что прибор просто отказывается работать дальше.

Купленный 65-ваттный повербанк Baseus Adaman 20К умер через 2 недели — поиск симптомов в Интернете показал, что эта модель неудачная и часто помирает.

Купил два 145-ваттных повербанка Ugreen на 25К и к ним зарядное устройство Ugreen 160 Вт, позволяющее заряжать оба повербанка одновременно на мощности 60 Вт каждый. Всего лишь за 1,5-2 часа полностью разряженные повербанки доходят до 100%.

Повербанки я обычно использую для работы по FT8, поскольку выдаваемых 12 вольт чуток маловато для достижения максимальной мощности, но для FT8 это наоборот скорее благо. Теоретически повербанк может выдавать «шумное» питание, но в моём случае это никогда не проявлялось. С этими конкретными повербанками нет никаких проблем как при работе на SSB, так и при питании усилителя через мощный преобразователь, который я опишу ниже.

Батарея 4×26650 LiFePO4 (4 А-ч, 50 Вт-ч)

Используются 4 элемента 26650 LiFePO4 Soshine 4000 мАч. Это успешная попытка достичь номинальной мощности 10 Вт у трансивера TX-500 — в отличие от трёх литиевых банок, здесь номинальное напряжение уже не 11,1 В, а 12,8 В. Действительно, трансивер легко выдаёт от такой АКБ полную мощность, и она не боится холода.

Заряд таких элементов с помощью обычного универсального зарядника занимал бы целый день, поэтому для них потребовалось сделать полноценный батарейный блок с BMS (20А, балансир). Плату BMS я чуть-чуть подрезал, и она тогда идеально помещается между 2 держателями, которые я разделил несколькими 6-мм проставками для печатных плат.

Чтобы не перегружать источник питания и банки, изготовил зарядное устройство на 15 ватт, помещающееся в футляр от фотоплёнки и получающее на вход 20 В от любого источника PD. Если хочется побыстрее, то использую источник Fnirsi DPS-150 и блок питания соответствующей мощности.

Удобно, что банки в этом батарейном блоке сменные, и при необходимости поехать в поход можно очень легко и просто масштабировать доступный объём энергии, набирая с собой дополнительные банки. А соответственно в ПВД и однодневные выезды — не возить с собой лишнее.

Для питания усилителя я сделал ещё одну точно такую же АКБ и запараллелил их. Затянул каждую АКБ в термоусадку и наклеил липовые этикетки с Али, чтобы избежать возможных вопросов на всяческих досмотрах (при этом легкозаменяемость банок, естественно, пропала).

Самодельный DC-DC преобразователь 28→13.8 В 20А

Для питания усилителя от мощного 28-вольтового повербанка (145 Вт) или сетевого источника USB (140 Вт и более) я изготовил преобразователь на базе 20-амперного DC-DC модуля с Али, преобразующий 28 В 5А на входе в требуемые 13,8 вольт для усилителя и трансивера. Для получения 28 вольт от источника USB в моём преобразователе имеются как обычный 5.5-мм вход DC (для ноутбучного кабеля с 28-вольтовым триггером), так и 28-вольтовый триггер USB PD.

Также этот преобразователь может подойти, к примеру, для питания оборудования от АКБ 4S Li-Ion.

Чтобы 28-вольтовое питание по USB заработало, потребуется кабель USB с номиналом 240 Вт (подходит штатный кабель из комплекта повербанка или ЗУ).

Преобразователь работает хорошо, никаких шумов не наблюдается, при обычной работе в эфире радиаторы едва тёплые. Очень редко случается, что источник питания USB перезагружается по защите, когда в усилителе возникает пусковой ток (до 12 А по документации, что равно 165 Вт).

Итог по электропитанию

В прошедшей вело-радиоэкспедиции на 9 ходовых дней я перевозил с собой такое электропитание (напомню, у меня трансивер и усилитель на передаче потребляют до 120 Вт):

• две в параллель самодельных АКБ LiFePO4 4х26650 4 А-ч (суммарно 100 Вт-ч) + карманная зарядка от повербанка.
• два повербанка Ugreen 25K 145W (2х90 Вт-ч)
• повербанк Redmi 20К для вспомогательных целей
• самодельный преобразователь 28→13.8 В 20А (для питания усилителя от повербанка)
• сетевой блок питания USB Ugreen 160W (выдаёт на оба повербанка по 60 Вт).

Итого в наличии почти 300 Вт-ч для питания трансивера и усилителя. Литий-железо я держу в резерве, а так расходую повербанки, причем желательно равномерно, чтобы в обоих процентов по 30 оставалось к концу работы на точке. В тот же день приезжаю в кафе, обедаю, и за этот час-два повербанки от розетки дозаряжаются. Если кафе в какой-то из дней не попалось, то все равно повербанков хватает, если их до нуля высадить, плюс можно из резерва запитаться. Потом его можно при случае дозарядить от того же повербанка. Таким образом я сжёг порядка 1...1,3 кВт-ч электричества за экспедицию.

При наличии розеток по пути хотя бы раз в 2 дня — вполне рабочая схема. А вот на лодке уж не знаю как, очевидно придётся сильно ужиматься по энергопотреблению. Учитывая, что из 9 дней было 3 с переменной облачностью и 6 дождливых, когда поливало сутками, солнечная панель для решения таких задач оказалась бы колоссальной...

Вот такие у меня итоги по радиоаппаратуре по результатам прошедшей радиоэкспедиции и ранних активаций. Буду рад, если это поможет кому-то из радиолюбителей в конструировании собственной аппаратуры!

Владимир Горбунов (R1BNG)
2024—2025 гг.