Рис.1.
Среди радиолюбителей бытует мнение, что изменение своего сигнала на несколько dB не очень существенно для QSO. Дескать, только QSB достигают 1…2 баллов (т.е. 6 … 12 dB), поэтому несколько dB потерь в своем сигнале (чуть хуже линия питания, чуть проще антенна, РА не точно в режиме)ни на что заметно не повлияют.
Мнение это хотя и живуче, но ошибочно. Бороться в уровне своего сигнала надо за каждую долю децибела. Опыт работы с DX это подтверждает.
Но кроме опыта желательно бы еще иметь какое-то обоснование. Когда-то пытался донести это "на пальцах", простейшими аналогиями. За эту ненаучность объяснения был критикуем. Исправляюсь.
Попробуем поверить алгеброй pile-up.
Любой расчет это математическое моделирование. Модель неизбежно имеет какие-то ограничения и упрощения по сравнению с реальной ситуацией. Поскольку уровни сигналов в pile-up`e случайны, то требуется аппарат теории вероятности.
Для нашего анализа ограничимся следующими условиями:
Логнормальное распределение отличается от известного нормального распределения Гаусса тем, что в данном случае по нормальному закону распределены не сами случайные величины, а их логарифмы. Логнормальное распределение удовлетворительно описывает разброс положительных физических величин. В данном случае уровней (с учетом усиления антенн) сигналов участников pile-up
Уровень нашего сигнала в приемнике DX зависит от: мощности нашего РА, потерь в фидере и СУ, усиления нашей антенны в направлении (по азимуту и элевации) DX и условий прохождения.
В таких условиях попробуем ответить на один-единственный вопрос. На сколько dB наш сигнал в приемнике DX должен быть больше медианного уровня участника pile-up, так чтобы вероятность того, что наш сигнал в данный момент времени окажется самым громким в приемнике DX, достигла бы заданной величины?
Медианный уровень сигнала участника – это граница, делящая участников пополам. Половина участников pile-up имеет уровень больше медианы, другая половина – меньше медианы.
Иными словами нас интересует: насколько увеличивает вероятность QSO увеличение нашего сигнала в приемнике DX над медианным уровнем увеличивает вероятность QSO?. Точнее, не самого QSO, а того, что при данном, конкретном вызове наш сигнал окажется громче других.
Рассчитаем искомые вероятности для двух разных типов pile-up`ов: А и В (это условно и произвольно выбранные мною типы).
Чтобы не пугать читателя, я опускаю весьма сложную математику расчета (плотности вероятности, кумулятивные функции распределения, специальные сигмовидные функции не имеющие аналитического решения, n-ные степени функций и прочие невидимые миру слезы высшей математики теории вероятности) и привожу сразу готовые результаты.
Pile-up A относительно равномерный и характеризуется следующими условиями:
примерно одинаковые условия прохождения у всех участников.
разброс уровня сигналов 99% участников pile-up составляет 10 раз по мощности. Например, равные антенны и станции от 100 Вт до 1 кВт (или одинаковая мощность у всех 100 Вт, но антенны имеют усиление от 0 dB до 10 dB). Причем 67% сигналов лежат в пределах от 200 до 500 Вт (или при равной мощности разброс усиления антенн от 3 до 6 dB).
медианный уровень составляет: для участников с равными антеннами 300 Вт, или для участников с разными антеннами 100Вт и усилением антенны 5 дБ (логнормальное распределение имеет медиану не посередине, а смещенную влево, к меньшим значениям).
Для этого pile-up A рассчитаем на сколько dB наш сигнал отличаться от медианы, чтобы вероятность стать самой громкой станцией в приемнике DX при одном вызове составляла бы одну из заданных вероятностей: 1%, 3%, 10%, 25%, 50% (это уровни, произвольно принятые мной для оценки).
Результаты расчета показаны на номограммах рис.1.
Пользование номограммами рис.1 очень простое. Выбираете график желаемой вероятности. По горизонтальной оси откладываете количество участников pile-up. На пересечение с выбранным графиком смотре по вертикальной оси требуемый для этого уровень вашего сигнала относительно медианы.
Пример 1.
Pile-up A на 10 участников. Для достижения вероятности 1% ваш уровень должен быть выше медианы на 1 dB. Если вы сможете повысить уровень всего на 0,2 dB до 1,2 dB выше медианы, то вероятность QSO возрастет втрое, до 3%. А если увеличить сигнал еще на 0,6 dB до уровня 1,8 dB над медианой, то вероятность возрастет до 10%.
Пример 2.
Pile-up A на 100 участников. Мы имеем солидный сигнал на 4 dB выше медианы. Но вероятность при этом всего 3%. Прибавка в 0,8 dB до уровня 4,8 dB над медианой увеличит вероятность в ~8 раз, до 25%.
Пример 3.
Pile-up A на 3 участника (даже не pile-up, а просто одновременно позвали кого-то не слишком редкого). Если ваш сигнал равен медиане, то вероятность составляет 12,5%. Но она уменьшится до 1% при уменьшении уровня сигнала всего на 1,5 dB.
Pile-up В с большим разбросом уровней. Он характерен для крупных экспедиций в most wanted страны. Их зовут все. И относительно маломощные станции ("а вдруг повезет?"). И почти всегда молчащие в обычном эфире станции с очень высокой мощностью и хорошими направленными антеннами, у которых уже почти все есть, но вот именно этой страны на этом диапазоне еще нет (такие станции в DL в шутку зовут "наблюдатель с лицензией на передачу").
Pile-up В характеризуется следующими условиями:
разброс уровня сигналов 99% участников pile-up B составляет 100 раз (например, равные антенны и станции от 30 Вт до 3 кВт). Причем 67% сигналов лежат в пределах от 100 до 800 Вт. Или то же самое, что для pile-up A, но добавляется разброс условий прохождения на 10 dB.
Медианный уровень участников pile-up B составляет те же 300 Вт (логнормальное распределение). Т.е. это то же самый pile-up A, но в него добавилось много мощных и слабых станций.
Результаты расчета показаны на номограммах рис.2. Пользование ими точно такое же, как и предыдущими.
Пример 4.
Pile-up B на 10 участников. Для достижения вероятности 1% ваш уровень должен быть выше медианы на 1,8 dB. Если повысить уровень всего на 0,7 dB до 2,5 dB выше медианы, то вероятность QSO возрастет втрое, до 3%. А если увеличить сигнал еще на 1 dB до уровня 3,5 dB над медианой, то вероятность возрасте до 10%.
Пример 5.
Pile-up B на 50 участников. Для достижения вероятности 1% надо иметь превышение 6 dB над медианой. Прибавка в 1,5 dB до уровня 7,5 dB над медианой увеличит вероятность в 10 раз, до 10%.
Приведенные выше расчеты относятся к вероятностям при одном вызове. Но мы ведь зовем много раз. Как при этом возрастает вероятность?
Результат в таблице 1, в которой показано, сколько раз надо вызывать при вероятностях ответа при одном вызове 1%, 3%, 10% и 25%, чтобы вероятность ответа при нескольких вызовах достигла бы 50%.
Табл. 3
|
Вероятность быть самым громким при одном вызове |
~ Количество вызовов, при котором вероятность один раз оказаться самым громким, повышается до 50% |
|
1% |
70 |
|
3% |
24 |
|
10% |
7 |
|
25% |
3 |
Таблица 3 показывает, что при понижении вероятности в 10 раз с 10% до 1% нам потребуется в среднем в 10 раз больше времени, чтобы "пробить" pile-up.
Обратите внимание, мы вели речь о превышении нашего сигнала над медианным уровнем других станций. Если же наш сигнал меньше этого уровня, то все выглядит очень печально. Даже если мы меньше других на 1 … 2 dB цифры вероятности (и без того очень маленькие при большом pile-up) стремительно уменьшаются до совсем неприличных значений. А количество вызовов, при котором нас все-таки услышат, начинает измеряться многими сотнями и тысячами.
Поэтому, чтобы не жаловаться в кластере, вроде: "Неделю зову экспедицию по 2 часа в день, и все никак", займитесь повышением уровня своего сигнала. Время, потраченное на доводку РА и улучшение антенного хозяйства, сторицей окупится значительно более результативным "пробиванием "pile-up.
Достойны внимания улучшения, начиная с 0,1 dB (почистить разъемы и соединения, лучше согласовать антенну, заменить на более толстый провод в катушках, положить лишний противовес, замена старого кабеля, оптимизация размеров антенны, ее небольшой подъем, уборка из ближней зоны антенны предметов с потерями и т. п).
Во что бы то ни стало добивайтесь, чтобы ваш сигнал был бы не меньше медианного в pile-up.
Если после нескольких мелких улучшений вы в сумме соберете от нескольких десятых долей до 1 … 1,5 dB над медианой, то можно заметно (в разы) повысить вероятность (читай: уменьшить нужное количество вызовов). Как мы видели выше в примере 1, при определенных условиях, даже 0,2 dB прибавки могут утроить вероятность.
Если же удастся поднять сигнал выше среднего уровня на 2 … 4 dB (дополнительные элементы в антенне, заметный подъем антенны вверх, серьезное улучшение проводимости земли под вертикальными антеннами, замена РА на более мощный), то пробивание pile-up A не составит трудностей. Даже в случае ураганной толкучки в 100 станций при гандикапе в 4 dB вероятность составит 3% т.е. за 24 вызова вас услышат с вероятностью 50% (см. табл. 3).
А если вы super-станция и желаете пробить любой pile-up с одного-двух вызовов, то уровень вашего сигнала должен быть на 11...14 dB больше медианы (см. правый край рис. 2).
Вывод 1: мелочей нет. Теория вероятности показывает, что каждая десятая доля dB влияет на вероятность оказаться самым громким в pile-up. Улучшения на несколько долей dB заметны вполне ощутимо. Улучшения на единицы dB кардинально (в разы, а при некоторых условиях и в десятки раз) уменьшают время пробивания pile-up. Опыт это подтверждает.
Замечание о развитии. Медианная мощность участника в pile-up растет (хотя и не быстро) год от года. Увеличивается число хороших РА. Строятся новые антенны, улучшаются старые. Поэтому, если ваш setup не менялся со времен царя Гороха, и в те времена обеспечивал заметное превышение медианы pile-up, то сейчас из-за роста медианы тот же setup может не дотягивать до нового значения медианы. И, соответственно, вероятность пробития современного pile-up этим setup упала в десятки раз.
Вывод 2: cвою эффективно излучаемую мощность надо улучшать с течением лет. Иначе медиана pile-up обгонит ваш, стоящий на месте, setup и вероятность пробить pile-up уменьшиться до очень малых величин.
Конечно, приведенный расчет весьма упрощен, и (как любая модель) не учитывает многое. Например, работу сплитом, изучение особенностей работы оператора DX, выбор времени оптимального прохождения на ваш QTH и прочие хитрости опытного оператора, повышающие вероятность QSO. Тем не менее, основной вывод не меняется: боритесь за каждую десятую долю децибела в своем сигнале.