Этот пост будет посвящён разработке и изготовлению универсальной защищённой портативной радиоточки - своего рода манпака, т.е. носимой радиостанции, но не в рюкзаке, а в защитном ударостойком и влагостойком кейсе. Какая цель преследуется: наличие защищённого, компактного, мощного, быстроразвёртываемого комплекта радиолюбительского оборудования для работы из клуба, из дома, из автомобиля и полевых условий с любыми антеннами и от любого источника питания. Хотя при желании можно приделать данный кейс на экспедиционную раму и нести как рюкзак в длительных переходах.
Вообще, я всегда работал в эфире из автомобиля. Но спустя несколько лет я понял, что данный подход, хотя и имеет свои неоспоримые преимущества - как например - неиссякаемый запас по питанию хоть до киловатта, отсутствие необходимости таскать оборудование в руках, быстрая смена места проведения радиосвязи в связи с помехами или местностью итд - всё-таки имеет и недостатки, которые в конечном итоге после нескольких лет в эфире побудили меня на создание носимого комплекта радиооборудования.
А недостатки на самом деле перевешивают преимущества - например, если я хотел выехать и поработать, приходилось ехать до самой конечной точки на машине, т.е. искать способ проехать в том числе и через густой лес. И при работе находитьcя либо в машине, либо непосредственно рядом с ней. Хочешь посидеть в удобном раскладном кресле за раскладным столом под ёлочкой у костерка и попить чайку из термоса аля RA3TLB - а вот нет. И некоторые точки, с которых я хотел бы поработать доступны лишь пешком.
К изготовлению я подошёл серьёзно, с применением классического способа менеджмента проектов в с IT-сфере, так как сам много лет руковожу проектами параллельно с деятельностью софтварного архитектора. T.e. предпроектная фаза, определение рабочих пакетов, составление необходимых процессов, анализа рисков и нескольких QA-компонентов. Затем собственно проектная фаза с несколькими промежуточными целями, гантт-чартом и жёстким дедлайном для преодолевания прокрастинации. Закончилось всё тестами и передачей клиенту (т.е. мне самому) с последующим периодом ввода в эксплуатацию и теx.поддержки - тоже мной :)
В предпроектной фазе я определил, основываясь на тех.требованиях - какие компоненты будут задействованы в проекте и что будет исключено из решения изначально.
Очевидно, следующие аппараты необходимы:
+ Трансивер - универсал для всех РЛ диапазонов YAESU FT-857d
+ Тюнер для согласования различных антенн в полевых условиях LDG YT-100
+ Источник питания 22Ah (LiFePO4) с зарядным устройством от 230В
+ КСВ-метр с показанием мощности MAAS RX-20
+ Антенный анализатор для полевых условий KKMOON
+ Подходящий громкоговоритель
+ Мультиметр
+ Универсальное зарядное устройство для аккумуляторов Liitokala 500
+ Набор адаптеров и кабелей
+ Показатель напряжения и тока системы
+ Часы (UTC)
+ Термометр
+ Все необходимые разъёмы и кабеля для работы - антенные, микрофон, панель трансивера.
Обкатка данного кейса в полях показала, что решение дополнительно укомплектовать систему антенным анализатором, мультиметром и эквивалентом нагрузки было очень хорошей идеей, так как в полевых условиях я их использую постоянно и только с ними я могу гарантировать оптимальную связь. Мультиметром я прозваниваю сети и измеряю сопротивление цепей, а антенный анализатор очень помогает в определении длины антенного полотна на разной высоте подвеса. В домашних условиях эти приборы постоянно под рукой и о них не думаешь, а в полях их отсутствие очень резко заметно.
Следующие предметы также необходимы в работе станции
+ Журнал
+ Документ-лицензия (копия)
+ Сетка частот
+ Документация ко всем используемым устройствам
Следующее оборудование входит в рубрику nice to have
+ Компактный симметрирующий токовый балун 1:1 для симм. антенн
+ APRS/GPS маяк
+ Разъёмы для запитки внешних устройств
+ Система освещения
+ Многоэлементная система солнечных панелей на 60 Вт
Система освещения расположена на верхнем крае крышки кейса и в тёмное время суток очень помогает. Изначально я не хотел её устанавливать, так как все устройства имеют собственную подсветку - это панель трансивера, микрофон, КСВметр, анализатор, мультиметр, зарядное устройство, системный вольт-/амперметр, но затем всё таки решил установить, так как так более комфортно и не надо искать вещи наощупь, да и для записей в журнал тоже нужен свет.
Bсе основные силовые разъёмы были запланированы в удобном и способном тянуть 45А формате Anderson PowerРole. Это дешёвые и удобные в использовании разъёмы очень любимые радиолюбителями на западе. Их удобство в том, что они обоюдные, т.е. одновременно и штекеры, и гнёзда.
Определив все необходимые компоненты я стал искать подходящий под задание кейс и остановился на защищённом кейсе производителя AUER, с внутренними размерами (Ш х Г х В) 52 х 32 х 20 см оливкового цвета.
Следующая фаза имела цель найти оптимальную схему размещения компонентов внутри кейса. После графического анализа размещения компонентов с учётом масштаба и длины различных кабелей, я понял, что размещение на одном уровне нецелесообразно и их должно быть минимум два.
Нижний уровень предоставляет основной функционал в процессе работы станции и недоступен для оператора в нормальном режиме. Так же как и мотор в автомобиле, который недоступен при движении - главное, чтобы он обеспечивал движение. Поэтому все компоненты, которые не нуждаются в активной постоянной настройке или взаимодействии с оператором размещены там. Это сам трансивер - т.е. его тушка без передней панели, аккумулятор и антенный согласователь. Дополнительно там же находится зарядное устройство для источника питания системы и несколько сигнальных и силовых проводов и кабелей.
На верхнем уровне расположены все источники информации для оператора - панель трансивера, КСВ-метр, антенный анализатор, зарядное устройство для банок 18650, показатель напряжения и тока системы а также выведены все элементы управления - микрофон, громкоговоритель, кнопка тюнера итп. Также на верхнем уровне расположен верх аккумулятора системы с отводом 12В. Уровни разделены плексигласом обтянутым тактикульно-камуфляжной плёнкой.
Что также было важно - так как фактически этот кейс - это чемодан, необходимо было соблюсти развесовку для удобства его ношения, даже с учётом примущественно довольно коротких дистанций.
Так как я не хотел крепить компоненты нижнего уровня напрямую к стенке кейса, я прикрепил их на деревянную панель, которую я затем закрепил на стенке кейса посредством широких самоклеющихся велкро-лент. Разделительная панель крепится на нижнюю панель посредством стоек и болтов. Bсе устройства расположенные на верхней панели крепятся к ней также посредством шурупов либо на мощную велкро-ленту. Панель может быть быстро снята для контроля нижнего уровня, для этого на ней предусмотрены складные рукояти.
Итак, размещение и конструкция.
На нижнем уровне кейса я разместил собственно трансивер без передней панели, согласователь, аккумулятор и его зарядное устройство. Размещал я их не только с учётом развесовки но и того, что разъёмы питания и антенн изначально запланированы на нижнем торце кейса, со всех сторон защищённые массивными выступающими рёбрами жёсткости.
Антенные и силовые разъёмы расположены максимально удалённо от друг-друга для предотвращения паразитных наводок - это у меня на уровне инстинктов в результате многолетнего опыта изготовления хайгейновых ламповых гитарных усилителей.
Также я старался обеспечить минимальную длину всех используемых кабелей для уменьшения излучающих элементов внутри кейса. На всех кабелях висят ферритовые защёлки, это здорово помогает минимизировать наводки и помогает согласователю.
Трансивер был размещён в дальнем правом углу, около антенных разъёмов КВ и УКВ, причём длина большинства антенных кабелей внутри кейса составляет всего 40 см. Из разъёма КВ кабель идёт непосредственно в разветвитель - оттуда или в тюнер, из него через отверстие в разделительной панели наверх к КСВ-метру и от последнего обратно через то-же отверстие к трансиверу под панелью - или в антенный анализатор. Из разъёма УКВ кабель напрямую подходит к трансиверу. Также от трансивера к тюнеру проходит кабель CAT-управления.
Кроме того, от трансивера на верхний уровень идут ещё три кабеля - к громкоговорителю, к вынесенной панели управления и к тангенте. От тюнера на верхний уровень также выходит вынесенная кнопка подстройки и не предусмотренный штатно LED-индикатор, дублирующий имеющийся на панели тюнера. Я нашёл такое месторасположение данных элементов, при котором можно удобно нажимать на кнопку согласователя с микрофоном в руке и непосредственной близости руки от валкодера на панели трансивера.
Питание трансивера осуществляется от аккумулятора, установленного в кейсе. Соотв. провода проходят от аккумулятора к трансиверу на нижнем уровне и так как в данном случае питание постоянкой, их не обязательно скручивать. Аккумулятор в свою очередь питается от силового разъёма, рассчитанного на подключение внешнего источника питания 230В и к которому изнутри подключено штатное зарядное устройство для данного аккумулятора с током заряда 4А. При необходимости аккумулятор можно зарядить и от мощного внешнего источника питания не предусмотренного системой током до 22А.
Сам аккумулятор сделан очень удобно и продуманно. У него в наличии мягкий формовый кейс из неопрена и имеются два 12В - разъёма Anderson PowerРole (сверху и сбоку) и USB-разъём с макс. током 2А. Верхний разъём может выдавать 30А постоянно и 50А импульсно. Боковой разъём служит источником питания для потребителей с током не выше, чем 10А. Оба разъёма могут использоваться одновременно. Кроме того, оба разъёма могут использоваться для заряда аккумулятора. Есть возможность заряжать аккумулятор через боковой разъём и одновременно использовать верхний (и наоборот) для запитки мощных потребителей, как например трансиверов. A USB для заряда телефона, фонарика итп.
Также в нём встроена система управления, которая предотвращает перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание, перегруз по току, перегрев и обеспечивает балансировку банок. Данная система также допускает заряд аккумулятора стандартным зарядным устройством для свинцово-кислотных батарей.
На верхнем уровне расположены первичные элементы управления - передняя панель трансивера, тангента, КСВ-метр, кнопка тюнера, громкоговоритель и антенный анализатор. Кроме того, на ней также расположено в.н. доп. оборудование - компактный мультиметр, четырёхслотовый чарджер Liitokala 500, универсальный модуль питания для внешних потребителей, часы и термометр.
Всё питание системы сразу после аккумулятора сперва проходит через главный силовой рубильник для обесточивания всей системы с предохранителем 30А, а затем через небольшой амперметр - таким образом я всегда информирован о напряжении системы, о токе и мощности всех потребителей на данный момент. У устройства есть своя подсветка при наличии напряжения на входе.
Разъёмы для тангенты, панели трансивера, громкоговорителя, кнопки управления тюнером со светодиодом и двухпозиционный переключатель для антенного анализатора расположены в непосредственной близости от трансивера, только на верхнем уровне.
Переключатель для анализатора сделан следующим образом - в одном положении анализатор отключен от линии запитки, в другом подключен только он. Для этого под разделительной панелью кабель идущий после КСВ-метра в трансивер разделяется в.н. переключателем - один его выход идёт на трансивер (включая тюнер и КСВметр), второй - на анализатор. Я пока не решил, какое из решений лучше - врезать в линию запитки анализатор сразу к антенне или же к трансиверу, после тюнера и КСВ-метра. Буду решать исходя из статистики потребности при работе в эфире.
Универсальный разъём вкупе с компактным, но мощным DC-DC - преобразователем может быть использован с любыми внешними потребителями, от 3 до 25В (в обход всегда 12В), использующими любые разъёмы – USB, колодки, бананы, штекеры, клеммы, крокодилы, AndersonPP и XT60. У данного модуля есть свой разрывной переключатель и 20А-предохранитель на плюсовом проводе. Модуль герметичен, его кстати можно снять с панели и вынести из кейса на три метра, под панелью есть соотв. запас кабеля. На нём также есть точка запитки перед DC-DC - преобразователем для подключения крокодилов от внешнего автомобильного аккумулятора для дублирующего питания разъёмов отдельно от системы.
Так как у меня в наличии есть герметичные разъёмы RJ11 и RJ45, я предусмотрел возможность вынести панель трансивера, тангенту и пр. вне кейса посредством комплектного набора для удалённого использования. В этом случае при работе в эфире я могу оставить весь кейс например в автомобиле или в любом другом месте, а на месте работы, на столике итд удалённом на макс. 6 метров иметь при себе панель трансивера с микрофоном, кнопкой управления согласователем и примкнутым к панели громкоговорителем/наушниками.
Все приборы, использующие 12В для работы, такие как панель питания, зарядное устройство, антенный анализатор, подсветка КСВ-метра, усилитель громкоговорителя и освещение запитываются с небольшого разветвителя питания реализованного посредством стандартных рядных электроклемм WAGO на нижнем уровне через отверстия в панели.
На внутренней стороне крышки кейса я под резиновыми лентами разместил станционный журнал со всякими таблицами, мануалами и справочниками вроде списка ретрансляторов и светодиодную лампу-полоску для работы с системой в условиях плохой освещённости.
Данный кейс я могу хранить дома, в машине, брать с собой в поездки, работать в любых условиях с любыми антеннами от Солнца, аккумулятора, электросети.. Могу натянуть на дереве диполь с балуном, могу поставить четвертьволновую телескоп. антенну на 20/40м на кронштейн экспедиционника, могу работать на раскладную антенну в УКВ с противовесами.
Также из дома я могу установить на балконном поручне антенну ATAS 120a и подключить к ней кейс. Могу сдать его в багаж и взять его с собой в отпуск на самолёте. Могу работать из полевых условий и в снег и в дождь. Даже на рыбалку, на которой обычно и так много надо тащить к реке, всегда найдётся место в машине для такого чемоданчика - а на точке так и подавно никакого стресса - на перекуре, пока уха готовится, открыл кейс - и сразу вперёд, пару-тройку QSO всегда можно провести, около водоёмов и антенна лучше работает :)
Фактически получилось что то вроде Emergency Radio Bag, т.е. носимая, защищённая, быстроразворачиваемая, автономная, мощная радиостанция с широким спектром применения. Для использования ничего не надо доставать, соединять, настраивать, менять, искать место установки.. Открыл, включил - всё. Антенн на КВ и УКВ по одной в комплекте, остальные я ношу в рюкзаке вместе с колышками для растяжки радиалов, паракорда и крупных гаек для закидывания диполя на деревья.
При желаниии дополнительно можно снабдить кейс парой PMR-устройств для стабильного общения с окружающими в радиусе нескольких сотен метров на случай разъединения группы. Также систему можно оснастить маячком APRS/GPS, который даст возможность службе спасения узнать позицию оператора и согласовать дальнейшие действия. Ну и в плане поиска в случае кражи кейса или например потере кейса в случае сплава на реке тоже помочь может, особенно если в последнем случае на кейсе яркая маркировка.
На мой взгляд, данное решение в большей мере отвечает парадигме выживальщика/преппера нежели автомобильное, так как оно более универсальное и простое. Автомобильное решение данного уровня имеет недостатки - сложность установки аппаратуры внутри кабины, невозможность эффективного использования КВ на ходу, помехи от генератора и пр.
Автомобиль - это более подходящее решение именно для УКВ/CиБи, так как устройства данного типа небольшие, лёгкие, не требующие 20А в пике, антенны короче и проще, диапазон ограничен и использование, как и распространение волн данных диапазонов как правило догоризонтное. Не нужны согласователи, КСВ-метры, антенные анализаторы, длинные противовесы и пр. Две небольших эффективных резонанcных антенны в крышу, два небольших трансивера - всё. При желании даже в Джимни можно сделать их практически незаметными.
Если заехать повыше, можно покрыть уже гораздо больше десяти километров прямой видимости, а если связаться с ближайшим ретранслятором (есть таковые кстати и для СиБи), тем более с поддержкой echolink - в данном случае можно работать со всем миром. Когда я работаю из поля на ретрансляторе на горе Zugspitze, площадь эффективного покрытия составляет 300 000 кв.км.
А уже для КВ-диапазона в багажнике и лежит наш чемоданчик, который не требует настройки или монтажа. Вес относительно небольшой, есть не просит, саморазряд аккумулятора микроскопический, плавучесть положительная, что тоже немаловажно - особенно для водников и рыбаков.
Так как данный чемоданчик имеет в наличии аккумулятор, солнечные панели, зарядное устройство, набор инструментов, многочисленные разъёмы для запитки потребителей всех видов и систему освещения - он может быть использован не только во время работы в эфире, но также и в качестве универсального источника питания/освещения и ремнабора для различных устройств - радиооборудования, автомобиля, рыболовных снастей, оружия, одежды, снаряжения и тд.
В последней версии комплектации системы я опираясь на опыт использования в полевых условиях всё лето и осень 2021 года дополнил её небольшим набором инструментов - отвёртки, бокорезы, пассатижи, нож. Вкупе с остальными вещами, которые находятся в автомобиле на постоянной основе, чемоданчик является дополнительным фактором повышения уровня выживаемости с перекрытием по функционалу примерно 5%.
Вес всего комплекта составляет примерно 14 килограмм. Это не мало но и не слишком много. Ручка у чемодана удобная, я спокойно могу пронести его 200 метров от парковки до места развёртывания узла связи в одной руке. А антенны, растяжки, балуны, колышки, грузики и прочее - в небольшом дополнительном рюкзачке. Если уж сильно приспичит идти длительное время по асфальтовой дороге, у меня есть невесомая складная двухколёсная тележка.
Самое главное, что я с данным набором и из машины могу работать, причём теперь и на передних, и на задних местах. И с капота / из багажника тоже. Это означает, что я вообще не потерял ничего из предыдущего функционала - тот же набор оборудования, так же возимый в машине. Но при этом способный теперь обеспечивать связь автономно на протяжении суток.
В дополнение к новому образу радиостанции я также изготовил новую антенну на 40-метровый диапазон. Это классический диполь, используемый как InvertedV, с трифилярно намотанным балуном с запасом мощности 200Вт. Полотно антенны я сделал из медного кабеля в пластиковой оболочке для подключения спикеров к усилителю.
Для балуна использовалось ферритовое кольцо с проницаемостью 2000 - Амидон Т200-2 тёмно-красного цвета, обмотка из лакированного медного провода диаметром 1,25мм. Корпус изготовлен из электромонтажного блока с резиновым уплотнителем по периметру крышки, все отверстия - вывод плечей диполя, крепление проушин компенсации натяжения и подвеса и разъёма SO239 я загерметизировал посредством металлических шайб и резиновых подложек. Ну и по традиции - все гайки на болтиках, винтиках и проушинах сидят на локтайте 243.
Балун я после изготовления проверял на соответствие электрическим параметрам с применением эквивалента нагрузки.