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品川天线QRP实操体会

国庆假期里体验了一下品川天线+QRP电台的效果,为了做对比,第二天拉了根20米端馈天线。两天在SSB/CW/FT8都有收获。最远一个 QSO是FT8通了俄罗斯欧洲部分的R3KAB,最近的一个是北京房山的BG1II。

先说说实验条件

  • 我的QTH在北京通州的环球影城附近,Loc:OM89HU。
  • 使用Yaesu的FT-818ND,WindCamp锂电池操作,从11.9V用到了10.8V,始终保持6W发射功率设定。
  • 在40米、20米波段。白天尝试SSB和CW操作,晚上7点以后FT8模式。
  • 天线:
  • 第一天下午,在一个花园里,四周没有高大建筑,品川天线直接装在电台上,垂直极化;
    • 第一天晚上,在旁边200米的停车场,南北分别有两个六层楼,东西仍然是开阔的,品川天线装在了车顶上。
    • 第二天下午,在花园的假山上横拉了一根20米端馈,东西走向,距山顶地面3-4米。

第一天下午,SSB/CW

10月1日下午2点到4点,在小花园里,主要以SSB话音模式操作。

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在40米波段,白天的远距离传播并不好,但是电离层的一次反射还可以。所以收到很多邻省的强信号。比如山西忻州的BG3XX,使用倒V天线,信号翻越了五台山,到我这里还能59(满分)。一个天津台刚装了正V750,还有一个 还有呼和浩特的台, 本区(1区北京)有一个顺义台也能达到59,好像也是750或者倒V。可惜,这些老师的呼号我没记下来。这些都是有高仰角的天线,可以利用垂直天波反射,达到近距离无盲区通信效果,也就是传说中的NVIS通联。隐约也能听到有1区 其他 台,但听不清呼号。

在20米波段,白天传播条件很好。收到了很多7区湖南、5区浙江的台。14.260MHz上,长沙的蓝天救援队集体台BH7HA,一个女操作员正在值机。她的信号也是59。没听到她讲天线。但是长沙的信号过来,肯定是多次天波反射的结果。

17米波段我也尝试了一次,在18.130MHz上收到了一个国外台,听到呼号是U开头的,但是话音听不清,信号大约有33。或许是一个俄罗斯台。

在以上这些频段,品川天线都能调谐,驻波都能调到无指示(FT-818/817类电台自带的SWR强度指示)。

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坊间流传的一份推荐的QRP通联频道列表

一个QRP(小功率)电台,加上2米的拉杆天线,很难在“菜市场”频道占到优势,大功率台张嘴就把我覆盖了。 很难说是功率太小?还是天线不好? 但是可以肯定:这天线和功率都 不足够好 。如果是100W机器,如果是全尺寸天线,怎么也能喊个仨瓜俩枣儿的吧。

第一天晚上,FT8

晚上7点半到9点,主要以FT8模式为主。FT8是一个极弱信号的数字通信模式。我用FT8已经通联了102个不同的国家和地区,其中91个是QRP通的。最远通到了阿根廷,无论信号是从地球哪边反射过去的,都是两万公里。而且 只用了5W的发射功率,跟一个LED手电筒差不多。这些用的是家里固定的22.4米长线和20米端馈天线。

  • FT8模式通联的信噪比下限是-26dB。这是什么概念呢?如果换做人讲话,至少话音和噪音得一样强,才能听出人在说话,还不一定听明白他说啥。这个 信噪比 起点是0dB (10*lg1=0)。要想听明白他说啥,人的声音要比噪音大,这信噪比至少是正数。
  • 在数字通信模式下,信号的音频单调,比较容易从噪声里分辨出来。所以据说听力好的人,可以听到-15dB的数字信号,这时噪音大约比信号音强30倍(10的1.5次方)。但是FT8能解码信噪比-26dB的信号,这时噪音比信号强400倍(10的2.6次方)。

我在SSB话音模式下,跟别人通不上,可能是被他邻居的电动车充电桩的杂散辐射给压制了。所以我要换FT8模式试试,如果FT8都通不了,那这个品川天线就可以送给娃去捞鱼了。

晚上我把天线装在了车顶上。天太黑,没拍照。形式和之前参加 CQWW VHF 比赛 的那次是一样的:

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我用了5米馈线,有2米从车顶接入车内,剩余3米绕成了一卷,算是个Choke,接在电台一侧。这完美克服了端馈天线上的共模电流对 Macbook Pro 触摸板的干扰。

两个小时之后,通过iOS上的Wave Guide,查看了我的信号传播统计:

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这些小圆点表示跟我信号有关联的电台:

  • 金点,表示我们互相收到了对方;
  • 红点,表示他收到了我信号,但是我没收到他。可能是他只是收听,没有发射;
  • 绿点,表示我收到了他的信号,但是他收不到我;
  • 地图中间深蓝色的区域是夜间。

再看蓝线,这是40米波段的信号传播情况:

  • 晚上是40米传播的黄金时间;
  • 品川天线 + QRP电台,最远 能辐射的到日本、蒙古、俄罗斯西伯利亚一带,近的也有河南、韩国;
  • 那些红点,大概率是可以通联成功的。

黄线,这是20米波段的传播:

  • 晚上电离层逐渐降温,所以20米传播有衰落;
  • 前半夜还行,后半夜基本就关闭了,所以 信号更多的传播到了欧洲,他们还是白天;
  • 20米只有三个台收到了我的信号。

我发现了20米欧洲有一个金色的点:R3KAB,就直接呼叫他,完成了全天唯一一次通联。他的信号到我这里是+12dB的信噪比,他收到我是-15dB。

晚上实验了一个半小时,还约了本地两个无线电老中医,我能收到他们,他们只能偶尔收到一次我,不能完成一次完整的FT8通联。

有很多日本的台收到了我。但是Wave Guide上没有信噪比信息。这时可以去 HamSpots.net网站看看,那里列出来了这些电台收我的信噪比。看了一下,报上来的最高只有-13dB:

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这么看就有点意思了哈,可以 推测一些数字指标 ,比如:

  • 我跟R3KAB的信噪比,我们里外里差了27dB(15dB12dB=27dB);
  • 假设我们的环境噪声差不多,比如家门口的充电桩都是同一个山寨厂的,那我们俩的信号强度差别是10的2.7次方、 大约是500倍 ;
  • 如果他是100W发射,我的就毛算是5瓦的,那么它的功率是我的20倍,强我13个dB;
  • 所以他的天线增益似乎是我的25倍,大约是14dB;

打住吧,这个分析实在不是很严谨了,也就是能体会一下:6瓦电台和2米拉杆天线,真的有点难兄难弟的意思了。

BTW: 我查阅了QRZCQ.com上R3KAB的天线资料,他有两幅天线可以工作在40米。一套是可以工作在160-80-40米波段的OCFD(偏馈偶极), 这效率跟半波偶极一样的 。另一套是工作在80-40-30-20-17米波段的CCD(受控电流分布)天线,这个我还很陌生。

第二天下午,奇迹发生了

因为我把品川扔家里了。 改用20米的 端馈天线,先把天线的因素排除掉,看看QRP到底能不能行。

新的天线是一根全尺寸端馈,20米长,东西走向,水平横拉,距离假山山顶地面3-4米,假山也就是三四米高,山脚下是昨天的长凳。

这种横拉架设方式,常常被用在近距离无盲区(NVIS)通联的场景。利用电离层的第一次反射,能覆盖方圆五百公里左右,就像往天花板上喷水,反射回来把全屋子地面都浇透。这种天线适合在全天候、低波段(8MHz以下)使用。在今天之前,以上这些知识都是在网上看到的,我还从来没体会过。

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我在7.050MHz上依然一无所获。只收到了河北邢台的BH3QAA和天津台的通联,双方的信号到我这里都可以59。但是我插不上话,功率太小了。

索性到7.024MHz上,发了一把CW电报,嘀嘀嘀哒的样子,忽然间听到有人回应我。然鹅,我只听懂了我自己的呼号,对方的呼号似乎是一个BG3***。这让我信心大增。看来QRP不是问题了。

再次回到SSB,在“菜市场”7.050MHz附近来回扫听,收到7.056MHz上BG1II正在呼叫CQ。我马上应答他,他居然收到了!我的信号很弱,他反复几遍才能抄全我的呼号。他在用大功率发射,一根斜拉端馈天线,QTH在房山。我报告我是6W发射,他似乎很惊奇。他 给了我45的信号报告,说明信号可辨程度尚可(5分制的4分),但是信号强度不足(9分制的5分)。我给他的信号报告59。之 后就QSB了,干扰也上来了,我们赶快喊73结束通联。

晚上回到家,我在网上联系到了BG1II,请教他天线的具体情况:这是一根南北走向的天线,北高南低,并且在楼体南侧。这跟我的天线基本是垂直的。也就是极化方向完全不搭。说明这次极大可能是利用了电离层的直上直下的反射。 这是一次典型的QRP NVIS通联!

总结

  • 品川天线, 以及这一类的小尺寸天线, 接收性能还是不错的;
  • 小天线能辐射电磁波, 愣要去 大功率云集的地方凑热闹是不自量力 ;
  • 玩 QRP要 有喂蚊子的耐心;
  • 把不靠谱的因素排除掉,并确认剩下是靠谱的,再次分析问题;
  • 不管用啥天线,都要对它的性能有足够的理解,期望过高、或者过低都是一种伤害。

原文发表于我的微信公众号 BG6LH - 品川天线QRP实操体会