حاسبة مدى أجهزة الووكي توكي
إلى أي مدى يصل جهاز FRS أو GMRS أو راديو الهواة لديك فعلًا؟ اختر الأجهزة وارتفاعات الهوائيات والتضاريس والأشجار. يأتي التقدير من نموذج انتشار منشور، ويتحقق من حدود القدرة لدى FCC على قناتك، ويعرض خطوات الحساب.
كيف يُحسب المدى؟
تربط الحاسبة خمس خطوات متتالية. كل خطوة إما معادلة منشورة وإما تقدير تحريري موسوم بوضوح، ويعرض جدول خطوات الحساب أسفل النتيجة الأرقام الخاصة بمدخلاتك.
1. أفق الراديو
تنتقل إشارات VHF وUHF قريبًا من خط الرؤية، وينحني مسارها قليلًا بفعل الغلاف الجوي. ومع نصف القطر الفعلي القياسي للأرض (4/3 من نصف قطرها الحقيقي)، يكون أفق الراديو d (km) = 4.12 x (sqrt(h1) + sqrt(h2)) مع الارتفاعات بالأمتار، أو d (mi) = 1.41 x (sqrt(h1) + sqrt(h2)) مع الارتفاعات بالأقدام. فلجهازين محمولين على ارتفاع 1.5 م (5 أقدام) أفق يبلغ نحو 10 كم (6.3 ميل). ولا تتجاوزه أي قدرة مهما زادت، ولهذا يهم ارتفاع الهوائي إلى هذا الحد.
2. الفقد الوسيط للمسار (نموذج Egli)
داخل الأفق، يأتي الفقد من نموذج Egli (J. J. Egli، "Radio Propagation Above 40 MC Over Irregular Terrain"، مجلة Proceedings of the IRE، أكتوبر 1957)، وهو مطابقة تجريبية لقياسات من نحو 40 إلى 1,000 ميغاهرتز. وصيغته المغلقة هي P_R = G_T G_R (h_T h_R / d^2)^2 (40 / f)^2 P_T، وتصبح بالديسيبل، مع هوائيات متناحية والمسافة بالكيلومتر والارتفاعات بالمتر والتردد بالميغاهرتز:
L = 120 + 40 log(d) - 20 log(h_T) - 20 log(h_R) + 20 log(f / 40)
الحد الأخير هو معامل التضاريس لدى Egli، أي الفقد الوسيط الإضافي للتضاريس غير المنتظمة مقارنةً بأرض ملساء: 21.3 dB عند 462 ميغاهرتز و11.3 dB عند 146 ميغاهرتز. وتطبّقه الحاسبة حسب فئة التضاريس: لا شيء منه للأرض المستوية المكشوفة أو الماء (فقد الأرض المستوية وحده)، ونصفه للأرض المتموجة بلطف (استيفاء تحريري بين الحالتين اللتين تغطيهما معادلة Egli)، وكله للتضاريس التلّية. ولا يُسمح للفقد أبدًا بأن يقل عن فقد الفضاء الحر، 32.45 + 20 log(f) + 20 log(d)، وهذا لا يهم إلا عند المسافات القصيرة أو من ارتفاعات كبيرة.
3. الفقد الإضافي
| الفقد | القيمة عند 462 ميغاهرتز | المصدر |
|---|---|---|
| سلسلة تلال تحجب المسار | 20.5 dB فوق فقد الأرض المتموجة | تقريب الحافة الحادة المفردة في ITU-R P.526، J(v) = 6.9 + 20 log(sqrt((v - 0.1)^2 + 1) + v - 0.1)، عند v = 2.4 (تلة تحجب الرؤية بوضوح) |
| وادٍ عميق أو أخدود | 15 dB فوق القيمة الوسيطة لنموذج Egli | تقدير تحريري |
| أشجار متفرقة | 7.9 dB | نموذج Weissberger لفقد أوراق الشجر، L = 1.33 f^0.284 d^0.588 (f بالغيغاهرتز، وعمق الأشجار d بالمتر)، بافتراض 30 م من الأشجار في المسار |
| غابة كثيفة | 16.0 dB | نموذج Weissberger، بافتراض 100 م من الأشجار في المسار |
| منازل الضواحي | 10 dB | تقدير تحريري |
| مباني بلدة أو مدينة | 20 dB | تقدير تحريري؛ والفارق البالغ 10 dB عن الضواحي قريب من الفارق البالغ 8.4 dB الذي يعطيه نموذج Okumura-Hata بين حالتيه الحضرية والضاحوية عند 462 ميغاهرتز |
| أحد الجهازين داخل مبنى | 12 dB | تقدير تحريري؛ فالمباني الحقيقية تتراوح بين بضعة dB (هيكل خشبي، قرب نافذة) وأكثر من ذلك بكثير (معدن، خرسانة، أقبية) |
| جهاز محمول ملاصق للجسم | 3 dB لكل جهاز محمول | تقدير تحريري؛ وقياسات فقد الجسم المنشورة على UHF تتفاوت كثيرًا حسب طريقة الإمساك بالجهاز ووضعيته |
| كابل التغذية، لكل 30.5 م (100 قدم) | RG-58 12.7 dB، وLMR-240 5.4 dB، وLMR-400 2.7 dB | LMR: جداول التوهين المنشورة لدى Times Microwave. RG-58: مطابَق مع قيمتيه المعلنتين 3.3 dB لكل 100 قدم عند 50 ميغاهرتز و21.5 dB عند 1 غيغاهرتز |
تستخدم قيم كسب الهوائيات أرقامًا شائعة: نحو -3 dBi للهوائي الأصلي للجهاز المحمول، ونحو 0 dBi لهوائي سوطي كامل الطول للجهاز المحمول، و2.15 dBi لهوائي ربع موجة على السقف، أما تصنيفات dBd (أي 3 dB و6 dB) فتُحوَّل إلى dBi بإضافة 2.15، لأن معظم مصنّعي هوائيات السيارات والقاعدة يذكرون الكسب بوحدة dBd. اختر "كسب مخصص" إذا ذكرت ورقة مواصفات هوائيك رقمًا مختلفًا.
4. ميزانية الوصلة
القدرة المستقبَلة = قدرة الإرسال (dBm) + كسب هوائي الإرسال + كسب هوائي الاستقبال - فقد كابلات التغذية - فقد الجسم - فقد المسار - الفقد الإضافي. وتعمل الوصلة ما دامت هذه القيمة أعلى من عتبة المستقبل، وهي -116 dBm افتراضيًا. ويحتفظ المدى الموثوق بهامش خفوت قدره 10 dB لتذبذب الإشارة، أما أفضل حالة فلا تحتفظ بأي هامش. ويُحسب الاتجاهان في المحادثة الثنائية، والأضعف منهما يحدد المدى، فمحطة قاعدة بقدرة 50 واط تتحدث مع جهاز محمول بقدرة 5 واط يحدّ مداها ردُّ الجهاز المحمول.
5. حساب المسافة
لأن الفقد يزداد بمقدار 40 log(d)، فللمسافة التي تنفد عندها الميزانية حل بصيغة مغلقة. ثم تقصرها الحاسبة على أفق الراديو وتخبرك أي الحدّين هو الحاكم: إذا كان الأفق هو الحاكم، فلا يفيد إلا ارتفاع الهوائي؛ وإذا كانت قوة الإشارة هي الحاكمة، فالقدرة والهوائيات وكابل التغذية والتضاريس كلها مهمة. وفي نمط المكرر تُحسب وصلة كل جهاز مع المكرر (467 ميغاهرتز صعودًا و462 ميغاهرتز نزولًا) بالطريقة نفسها، مع اعتبار ارتفاع المكرر ارتفاعًا لأحد الهوائيين، وتكون النتيجة نصف قطر حول المكرر.
ما الذي لا يشمله النموذج؟
- المقطع الفعلي للتضاريس بينك وبين الجهاز الآخر. فتلة حقيقية تقع في الطريق تمامًا قد تقلص المدى إلى بضع مئات من الأمتار، ورؤية مكشوفة عبر وادٍ قد تمده إلى ما يتجاوز هذه الأرقام بكثير. ولمسار محدد، انظر إلى خريطة طبوغرافية.
- الانتشار عبر القنوات التروبوسفيرية (tropospheric ducting) وغيره من أنماط الانتشار غير المعتادة، التي تحمل إشارات UHF أحيانًا إلى ما وراء الأفق بكثير.
- راديو CB وHF. عند 27 ميغاهرتز وما دونها تتصرف الموجة الأرضية والانعكاس (skip) بطريقة مختلفة، لذا يقع CB خارج هذا النموذج.
- الأنماط الرقمية، والتداخل والضوضاء من المستخدمين الآخرين، وجودة مستقبل كل جهاز بما يتجاوز العتبة التي تدخلها.
التقدير قيمة وسيطة: نصف المسارات الحقيقية في هذه الفئة سيكون أداؤها أفضل والنصف الآخر أسوأ. تعامل معه على أنه رقم للتخطيط لا ضمان، وجرّب الأجهزة قبل أن تعتمد عليها.
ما حدود FCC التي تتحقق منها الحاسبة؟
لأجهزة FRS: حد 2 واط ERP على القنوات 1-7 و15-22، و0.5 واط ERP على القنوات 8-14 (47 CFR 95.567)، وهوائي غير قابل للفك (47 CFR 95.587)، ولا مكررات. ولأجهزة GMRS: حد 5 واط ERP على القنوات 1-7، و0.5 واط ERP على القنوات 8-14 للأجهزة المحمولة باليد فقط، و50 واط قدرة خرج للمرسل في محطات السيارات والقاعدة والمكررات على القنوات الرئيسية 15-22 (47 CFR 95.1767). وتُحسب ERP على أنها القدرة زائد كسب الهوائي ناقص 2.15 dB ناقص فقد كابل التغذية. تنبّه الحاسبة إلى أي إعداد يتجاوز حدًّا ما، لكنها لا تخبرك بأن الإعداد قانوني، فذلك يعتمد أيضًا على اعتماد الجهاز لدى FCC. وهذه القواعد سارية في الولايات المتحدة فقط: أوروبا ودول كثيرة أخرى تستخدم PMR446 بدلًا منها، وفق جهاتها التنظيمية الخاصة.
أدلة ذات صلة
- أفضل أجهزة الووكي توكي بعيدة المدى: ماذا يعني المدى المكتوب على العلبة، وأي الأجهزة تشتري.
- دليل هوائيات GMRS: استبدال الهوائي السوطي، وهوائيات السقف، وهوائيات القاعدة، مع الموازنة بين الارتفاع والكسب.
- مكررات GMRS: كيف تجد مكررًا، وتطلب الإذن باستخدامه، وتبرمج النغمات.
- شرح أجهزة GMRS: ما GMRS، ومن يحتاج إليه، وكم يكلّف.
أسئلة شائعة
إجابات سريعة عن أكثر ما يسألنا عنه القراء
إلى أي مدى تصل أجهزة الووكي توكي فعلًا؟
بين شخصين على الأرض، يصل معظم أجهزة FRS وGMRS المحمولة إلى مسافة أقل بكثير من الرقم المكتوب على العلبة. ووفق هذا النموذج، يصل جهازا GMRS محمولان بقدرة 5 واط على ارتفاع الرأس إلى 0.9 إلى 1.6 كم بين منازل الضواحي، و0.5 إلى 1.0 كم على درب تلّي مشجّر، و2.9 إلى 5.1 كم فوق أرض مستوية مكشوفة أو فوق الماء. ويصل جهازا FRS معفيان من الترخيص فوق أرض متموجة مكشوفة إلى 1.2 إلى 2.2 كم.
لماذا تقول العلبة 36 ميلًا (58 كم)؟
مدى العلبة رقم لأفضل حالة مع خط رؤية مكشوف، عادةً من نقطة مرتفعة إلى أخرى. والحاسبة تعيد إنتاجه: ضع جهازًا محمولًا بقدرة 5 واط أعلى من الآخر بنحو 900 م (3,000 قدم) فوق أرض مكشوفة، فيكون التقدير 70 إلى 125 كم. ثم أعد الجهازين إلى الأرض في حي سكني، فلا تتجاوز الأجهزة نفسها 0.9 إلى 1.6 كم.
هل يضيف هوائي أعلى أو قدرة أكبر مدى أطول؟
كلاهما يفيد، والارتفاع كثيرًا ما يكون أقل تكلفة. فوق أرض متموجة، يؤدي رفع جهاز محمول واحد من 1.5 م إلى 4.6 م (من 5 إلى 15 قدمًا) إلى زيادة المدى الموثوق لجهازي GMRS محمولين من 1.6 إلى 2.7 كم، بينما تعطي مضاعفة القدرة عشر مرات على الجهازين (من 5 إلى 50 واط) 2.8 كم. كما أن الارتفاع يرفع أفق الراديو، وهو ما لا تستطيعه القدرة. راجع دليل هوائيات GMRS للخيارات العملية.
إلى أي مدى يصل GMRS عبر مكرر؟
يستمع المكرر على مدخل بتردد 467 ميغاهرتز ويعيد الإرسال على 462 ميغاهرتز من هوائي مرتفع، فلا يحتاج كل جهاز إلا إلى الوصول إلى البرج. ومع مكرر بقدرة 50 واط وهوائي على ارتفاع 30 م (100 قدم)، يعطي هذا النموذج الجهاز المحمول بقدرة 5 واط مدى 8.4 إلى 15 كم من المكرر، وجهاز السيارة بقدرة 50 واط مدى 23 إلى 28 كم، في أرض متموجة بأشجار خفيفة. وطريقة العثور على مكرر واستخدامه في دليل مكررات GMRS.
هل مدى GMRS أطول من FRS؟
أطول بعض الشيء، أساسًا لأن GMRS يسمح بقدرة أكبر على القنوات 15-22، وبهوائيات قابلة للفك، وبأجهزة السيارات والقاعدة، وبالمكررات. ومن جهاز محمول إلى جهاز محمول فوق أرض متموجة مكشوفة، يعطي النموذج 1.2 إلى 2.2 كم لأجهزة FRS و1.6 إلى 2.8 كم لأجهزة GMRS بقدرة 5 واط. أما القفزة الأكبر فتأتي من جهاز سيارة أو هوائي أفضل أو مكرر. وتغطي مقارنة GMRS مقابل FRS جانب القواعد.
هل أحتاج إلى رخصة لاستخدام هذه الأجهزة؟
أجهزة FRS لا تحتاج إلى رخصة. أما الإرسال على GMRS فيحتاج إلى رخصة GMRS من FCC: دون امتحان، برسوم طلب قدرها $35، لمدة 10 سنوات، وتشمل أسرتك المباشرة. وتحتاج أجهزة الهواة على نطاقي 2 م و70 سم إلى رخصة هواة، وهي تتطلب اجتياز امتحان. ويشرح دليل رخصة GMRS خطوات الطلب.
هل تعمل هذه الحاسبة مع راديو CB؟
لا. يعمل CB على 27 ميغاهرتز، حيث تتصرف الموجة الأرضية والانتشار المتقطع بالانعكاس (skip) بطريقة مختلفة عن راديو VHF وUHF الذي يعتمد على خط الرؤية. والنموذج هنا مبني للنطاق من نحو 40 إلى 1,000 ميغاهرتز.