KURS ŁĄCZNOŚCI – ZAKRES PODSTAWOWY
Etap 1.
Cz.3
1. Propagacja fal radiowych oraz czynniki mające wpływ na jakość łączności.
Propagacja fal radiowych, to nic innego jak zdolnośd ich rozprzestrzeniania się w środowisku w jakim są
wykorzystywane. Biorąc pod uwagę zarówno ograniczoną tematykę kursu do stopnia podstawowego
oraz zakres stosowania praktycznego wiedzy interesowad nas będzie propagacja fal w atmosferze z
pominięciem innych środowisk oraz kosmosu.
Wykorzystywanie łączności radiowej na szczeblach drużyna – pluton – kompania wiąże się z
koniecznością stosowania odpowiednich rodzajów urządzeo łączności, w przypadku pododdziałów
LPOT będą to przede wszystkim radiotelefony osobiste, radiostacje doręczne małej mocy lub
radiotelefony przewoźne (stacjonarne). Wszystkie te urządzenia z racji na wysoki poziom mobilności
cechują się niewielkimi rozmiarami, prostymi zestawami anten oraz niewielką mocą. W przypadku tych
urządzeo należy posiąśd wiedzę o falach przyziemnych.
Co to jest fala przyziemna? Mówiąc krótko, ale opisowo jest to fala elektromagnetyczna emitowana
przez antenę nadawczą umieszczoną na niewielkiej wysokości nad ziemią i rozchodząca się wzdłuż jej
powierzchni.
Rozchodzenie się fali przyziemnej w dużym stopniu zależy od parametrów elektrycznych
powierzchniowych warstw Ziemi (od jej struktury, temperatury, wilgotności) oraz pokrycia terenowego
(lasy, budynki itp.).
Fala przyziemna może rozchodzid się jako:
fala przestrzenna (bezpośrednia lub odbita od powierzchni Ziemi), bądź jako
fala powierzchniowa.
Użytkując wymienione wcześniej rodzaje środków łączności korzystamy z fali powierzchniowej, której
odległośd rozchodzenia się jest najkrótsza oraz podatna na zakłócenia.
2. Utrata łączności, zakłócenia pracy, tłumienie fali.
Utrata łączności to jeden z ważniejszych problemów na współczesnym polu walki i dotyczy zarówno
użytkowanych starszych typów urządzeo łączności jak też urządzeo nowej generacji. Przyczyn utraty
łączności może byd wiele, a najczęściej spotykanymi są:
Rzeźba terenu – znacznie skracamy łącznośd na fali przyziemnej prowadząc ją z zagłębienia
naturalnego (dziura, rozpadlina, dolina…) lub zagłębienia sztucznego (okop, schron, piwnica…)
Pokrycie terenu – w tym wypadku przeszkodą są drzewa (nie pojedyncze, ale występujące w
postaci lasu), budynki, zbiorniki wodne.
Uwarunkowania geologiczne – przede wszystkim rodzaje skał i podłoża. Może zdarzyd się, że
działamy w rejonie gdzie pod warstwą ziemi jest podłoże skaliste z dużym nasyceniem
metalami.
Uwarunkowania atmosferyczne – propagacja fal ulega znacznym zaburzeniom przed, w czasie
jak i po burzy, a ma to związek z podwyższoną jonizacją powietrza powstającą w wyniku
wyładowao atmosferycznych.
Uwarunkowania sztuczne – to przede wszystkim występowanie w terenie sztucznych
przeszkód w rozchodzeniu się fal elektromagnetycznych czyli:
Wysokiej i zwartej zabudowy,
Nasycenia źródłami energii w postaci linii wysokiego napięcia, stacji przekaźnikowych,
stacji transformatorowych, elektrowni, farm wiatrowych,
Nasycenia innymi źródłami energii w postaci pracujących innych urządzeo łączności
dużej mocy, systemów radarowych, systemów zakłócających, systemów ochrony
przed ostrzałem artyleryjskim,
Nasycenie techniką przeciwnika. Będą to przede wszystkim środki walki
radioelektronicznej mające za zadanie zarówno zakłócenie łączności jak również jej
kontrolowanie poprzez podsłuch lub zniszczenie poprzez odpowiednio silny impuls
elektromagnetyczny.
Użytkując urządzenia radiowe małej mocy zawsze należy zdawad sobie sprawę z tego, że ich praca
może zostad zakłócona przez największą ilośd niesprzyjających okoliczności i warunków dlatego też
urządzenia takie wykorzystuje się na najniższych szczeblach taktycznych jako urządzenia osobiste
pojedynczego żołnierza. W przypadku działania drużyny LPOT odległośd pomiędzy jej członkami jest
niewielka i jest to pierwszym czynnikiem pozytywnym mającym wpływ na jakośd łączności natomiast
drugim jest wiedza i umiejętnośd wykorzystania tych urządzeo.
3. Wpływ warunków atmosferycznych oraz pór dnia na jakoś łączności.
Nawet najnowocześniejsze urządzenia łączności nie są wolne od uwarunkowao atmosferycznych
mających wpływ na ich niezakłócona pracę. Organizując łącznośd pamiętad należy o kilku
podstawowych zasadach dotyczących warunków atmosferycznych:
Zasięg oraz jakośd łączności na falach przyziemnych uzależnione są od:
Pory roku,
Pory dnia,
Pogody,
Te trzy naturalne czynniki brane pod uwagę są oczywiście we wszystkich rodzajach łączności jednak
duży wpływ posiadają właśnie na falę przyziemną.
Pora roku. Wiąże się bezpośrednio z jakością powietrza oraz jego nasyceniem wilgocią
oraz pyłami. Najlepsze warunki łączności występują zimą przy niewielkim mrozie i bez
opadów, wtedy powietrze jest najczystsze oraz nie zawiera nadmiernej ilości wilgoci,
co sprzyja rozchodzeniu się fal radiowych.
Analogicznie gorsze warunki łączności występują latem przy dużej aktywności
słonecznej co sprzyja falowaniu powietrza na skutek termiki oraz unoszeniu się w nim
niewidocznych drobin zanieczyszczeo i kurzu. Te czynniki mają wpływ na tłumienie fali
radiowej.
Pora dnia. W tym wypadku łącznośd związana jest z aktywnością jonosfery oraz
położeniem słooca w stosunku do nadajnika, która zazwyczaj silniejsza jest za dnia niż
w nocy, co w naturalny sposób wiąże się z wytłumieniem fali radiowej w dzieo i jej
„uwolnieniem” w nocy.
Pogoda. Wpływ warunków pogodowych na łącznośd, to przede wszystkim tłumienie fal
radiowych w wyniku opadów atmosferycznych, wyładowao czy burz magnetycznych.
Opady w formie deszczu lub śniegu to przede wszystkim kontakt fal
elektromagnetycznych z wodą, a ta jak wiadomo posiada dobre właściwości
przewodzące. Fala elektromagnetyczna jest impulsem radiowo-elektrycznym zatem
ściśle powiązanym ze zjawiskiem przewodności zatem jej kontakt z wilgocią powoduje
jej wytłumienie i oddanie części ładunku elektrycznego do ziemi.
Wyładowania atmosferyczne towarzyszące burzom powodują powstawanie warstwy
silnie zjonizowanego powietrza w rejonach ich występowania. Zjonizowana warstwa
powietrza jest czynnikiem tłumiącym fale elektromagnetyczne, co przyczynia się do
zakłóceo lub zaników łączności.
4. Rodzaje anten.
Urządzenia radiowe małej mocy wykorzystywane przez pododdziały LPOT posiadają zazwyczaj anteny
stałe lub anteny wymienne pracujące na częstotliwościach:
136 – 174 MHz oraz 400 – 520 MHz dla urządzeo dwuzakresowych klasy ICOM, NAVCOM
446 MHz dla urządzeo PMR
26,960 MHz – 27,410 MHz dla urządzeo CB
Niezależnie czy mowa o antenach do urządzeo przenośnych, czy stacjonarnych ich charakterystyka
promieniowania określana jest jako dookólna, co znaczy, że mocy wypromieniowana z anteny pokrywa
wszystkie kierunki w zbliżonym stopniu. Oczywiście zasada ta obowiązuje jedynie dla anten prętowych,
anteny kierunkowe posiadają zupełnie inną charakterystykę promieniowania jednak nie stosuje się ich
w urządzeniach ręcznych.
Rys. nr.1 – pozioma charakterystyka promieniowania
Rys. nr.2 – pionowa charakterystyka promieniowania
Jednym z parametrów odpowiedzialnym za zasięg łączności jest tzw. długośd anteny. Parametr ten jest
określeniem umownym nie mającym odniesienia do fizycznej długości anteny w pojęciu jej wymiaru.
Jest to stosunek siły elektromotorycznej wzbudzonej w antenie do natężenia pola
elektromagnetycznego w miejscu odbioru. Długośd skuteczna anteny wyrażana jest w metrach.
Biorąc pod uwagę fizyczną długośd anteny nie jest to parametr bez znaczenia i zapewne praktyka
większości osób, które dotychczas zetknęły się z łącznością to potwierdzi.
Przykładowo, antena stała i niewielkich rozmiarów w którą fabrycznie wyposażone są radiotelefony
PMR posiadad będzie słabsze parametry niż antena wymienna przedłużona, którą zastosowad można
w obecnie użytkowanych radiotelefonach dwuzakresowych np. Baofeng.
Rys. nr.3 radiotelefon Midland z anteną stałą.
Rys. nr.4 antena prętowa (wymienna) wykorzystywana np. w radiotelefonach Baofeng.
Rys. nr.5 antena taśmowa (wymienna) radiostacji Radmor R3501.
5. Źródła zasilania.
Żywotnośd praktyczna (możliwośd użytkowania) każdego przenośnego urządzenia łączności jest na tyle
długa, na ile pozwalają na to jego źródła zasilania. Radiotelefony zasilane dwojakimi rodzajami źródeł,
pierwsze to akumulatory dedykowane, a więc odpowiednio uformowane i zabudowane źródła zasilania
mogące pracowad z danym typem radiotelefonu, drugie to akumulatory lub baterie standardowe
odpowiadające nominałom napięcia oraz wymiarom popularnym bateriom paluszkowym R6 AA lub
AAA pozwalające na zabudowanie w niszy radiotelefonu. Jak wszystko oba rozwiązania mają swoje
wady i zalety. Do najważniejszej z zalet akumulatorów dedykowanych należy ich pojemnośd, a więc
tym samym parametr bezpośrednio wpływający na długośd pracy na jednym cyklu ładowania. Z kolei
zaletą akumulatorów standardowych jest ich uniwersalnośd oraz możliwośd ładowania zarówno
zabudowanych w radiotelefonie jak też umieszczonych w osobnym urządzeniu ładującym, kolejnym
faktem przemawiającym na ich korzyśd jest możliwośd przenoszenia dodatkowej ich liczby, aby
zapewnid szybką wymianę i ciągłośd łączności. Oczywiście można posiadad również większą ilośd
akumulatorów dedykowanych jednak ich wielkośd oraz koszt w tym wypadku działają na ich
niekorzyśd.
Jakie są podstawowe parametry źródeł zasilania, na które należy zwrócid uwagę?
Napięcie nominalne. Czyli napięcie jakim zasilamy radiotelefon. Jest to wielkośd ustalona i jej
przekroczenie bądź obniżenie skutkowało będzie uszkodzeniem sprzętu lub pogorszeniem
jakości łączności. Radiotelefon powinien byd zasilany takim napięciem na jakie został
wyprodukowany.
Pojemnośd. Wielkośd wyrażana w mAh (miliamperogodzinach) określająca ilośd energii jaką
źródło może dostarczyd przy zachowaniu odpowiednich warunków prądowych. Praktycznie im
większy jest ten parametr, tym dłużej pracuje nasze radio. Obecnie wykorzystywane źródła
zasilania posiadają około 1500 mAh i są to źródła fabrycznie dostarczane w komplecie sprzętu.
W wielu wypadkach okazuje się, że wielkośd ta jest niewystarczalna i w najmniej oczekiwanym
momencie radio słabnie i wyłącza się. Lekarstwem na tą dolegliwośd jest zaopatrzenie się w
dodatkowe źródła zasilania lub wymiana źródła standardowego na źródło o podwyższonych
parametrach np. 2300, 2800, 3500 mAh.
Rodzaj elektrolitu. W obecnych warunkach skupid należy się na trzech rodzajach
akumulatorów:
Akumulator NiMH – ulepszona odmiana akumulatorów NiCd, w których jedna z
elektrod jest wykonana z niklu, zaś druga elektroda ze spieku metali ziem rzadkich w
atmosferze wodoru. Rolę klucza elektrolitycznego spełnia gąbczasta struktura
nasączona substancjami alkalicznymi oraz złożonym chemicznie katalizatorem. System
elektrochemiczny jest zdolny do absorpcji wydzielających się podczas ładowania
gazów, szczególnie wodoru, dzięki czemu akumulator może byd całkowicie szczelny i
charakteryzowad się długą żywotnością.
Są to akumulatory starszego typu obecnie ustępujące miejsca dwom kolejnym z
omawianych.
Akumulator Li-ion – w których jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla a
druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole litowe
rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników.
Akumulator Li-po – odmiana akumulatorów Li-ion, w których ciekły elektrolit jest
zastąpiony stałym elektrolitem polimerowym wykonanym z np. gąbek na bazie
poliakrylonitrylu.
Efekt pamięci. Nie jest to parametr urządzenia jednak wspomnied o nim należy z uwagi na jego
wpływ na żywotnośd akumulatora. Dotyczy przede wszystkim akumulatorów NiMH.
Akumulator nowy jest wstępnie uformowany, co znaczy, że jest gotowy do użytku jednak pełną
sprawnośd uzyskuje po całkowitym przejściu kilku do kilkunastu pełnych cykli ładowania. To
znaczy, że użytkując należy go całkowicie rozładowad i naładowad. Ta czynnośd nazywana jest
formowaniem akumulatora.
Efekt ten polega na zmniejszeniu pojemności oraz czasu życia baterii (coraz bardziej
zmniejszająca się wydajnośd) ładowanej bez uprzedniego pełnego rozładowania. Bateria ta nie
zachowuje pełnej energii a tylko uzyskaną podczas ostatniego ładowania. Ogniwo takie
podczas pracy nie rozładowuje się do kooca, a tylko do momentu od którego było wcześniej
doładowywane. Technicznie rzecz biorąc jeżeli akumulator zostanie doładowany zanim się
całkowicie opróżni, na elektrodzie powstaną małe kryształy. Przy wielokrotnym powtarzaniu
takiego doładowania kryształy te grupują się i tworzą warstwę która stawad się będzie coraz
grubsza. Taki rozrost kryształów powoduje najpierw zmniejszenie pojemności, zaś w dalszej
fazie przebicie i zniszczenie separatora (cienkiej folii pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną).
Żeby uniknąd efektu pamięciowego, należy przed ładowaniem akumulatora Ni-Cd upewnid się,
czy jest on całkowicie rozładowany.
Rys. nr.6 Przykład zmiany pojemności akumulatora.
Temperatura pracy. Elektrolit wykorzystywany w akumulatorach niezależnie od jego stanu
skupienia podatny jest na zmiany temperatury. Z praktyki powinniśmy wiedzied, że im
zimniejsze otoczenie tym krótszy czas pracy radiotelefonów, co spowodowane jest to przede
wszystkim spowolnieniem lub przyspieszeniem procesów chemicznych zachodzących w
elektrolicie. Dla każdego radiooperatora ważnym powinno byd zapewnienie jak najdłuższej
sprawności źródła zasilania, a zapewnid to możemy poprzez odpowiednie ich zabezpieczenie w
warunkach zimnych oraz odpowiednie chłodzenie w warunkach gorących. Pamiętad należy, że
o ile w warunkach zimnych akumulator po prostu szybko się rozładuje, o tyle w warunkach
gorących może dojśd do jego wybuchu, co jest niebezpiecznym dla radiooperatora.
Zabezpieczenie podstawowego źródła zasilania w warunkach ciągłej pracy jest kłopotliwe
ponieważ radiotelefon użytkowany jest przez cały czas i bardziej należałoby w tym wypadku
skupid się na zabezpieczeniu termicznym dodatkowych źródeł zasilania. Natomiast pracując w
systemie seansów radiowych, a więc w jasno określonych ramach czasowych możemy
pozwolid sobie na każdorazowe wypięcia akumulatora i jego izolację termiczną w czasie kiedy
nie użytkujemy radiotelefonu.
Każde nasze działanie (nawet improwizowane) mające na celu izolację termiczną akumulatora
przedłuża czas jego skuteczności, a tym samym zapewnia ciągłośd łączności.