Не вскипяти мозг: «бесполезные» ватты в рациях

Листая всем известный китайский сайт в профильном разделе, да и любой каталог интернет-магазина, торгующего китайскими рациями, нет-нет да наткнешься на жирно выделенные фразы типа: «Увеличенная дальность! Увеличенная мощность до 7 или 10 Вт!» (а Leixen на своих «кипятильниках» с принудительным охлаждением реально перевалили и за 20 Вт выходной мощности). Конечно, «брать цифрой» покупателя — прием старый, и не всегда заявленное соответствует истине, но вот почему-то «фирменные» рации как на подбор ограничены 4-5 Вт. Итак — откуда это ограничение, и во что на практике выливаются «лишние» ватты?

Физика и биология

Рация — это не что иное, как источник электромагнитного поля, который в идеальном случае (при КСВ=1) всю свою выходную мощность отдает в эфир. Причем делает это чаще всего рядом с лицом говорящего — а человеческая голова (и в первую очередь мозг) электромагнитные волны, увы, прекрасно поглощает. Ибо мозг, как ни крути, по большей части состоит из воды. Нет, не переживайте, страшилок про выжигающие мозг мобильники и Wi-Fi не будет, но и разговор будет о совсем иных уровнях мощности, чем в сотовом телефоне или роутере.

Воздействие электромагнитной энергии не проходит для серого вещества даром, и тут нужно учитывать одну особенность: общее количество поглощенной энергии зависит не только от мощности и времени воздействия, но и от частоты. Для определения воздействия используется параметр удельного коэффициента поглощения (SAR), исчисляемого в Европе и США в ваттах на килограмм, а в России — в ваттах на квадратный сантиметр, что в случае с человеческим телом менее понятно. Поэтому давайте использовать сегодня для разговора «европейско-американскую» методику. Тут все наглядно — воздействие замеряется, например, по методике IEEE C95.1-2019 по нагреву 10 граммов эталонного вещества, имеющего то же радиопоглощение, что и «среднестатистическая» ткань человеческого тела (то есть конкретно мозгу «прилетит» больше).

Возьмем для примера данные из журнала QEX за июль-август 2021 года, там как раз была статья на нужную тему. Замеренный для публикации SAR не превышает 0,2 Вт/кг при работе на двухметровом диапазоне (144 МГц), но на наиболее популярной «семидесятке» (433 МГц) SAR вырастает пятикратно. Законодательные нормы, ограничивающие мощность излучения, берутся именно из «условно-безопасных» цифр — и, хотя по странам они отличаются, пресловутые 4-5 Вт появились именно отсюда, подобная мощность считается допустимой, и то для радиолюбительского или профессионального применения, «безлицензионные» же нормы еще строже (поэтому, к примеру, безлицензионные рации европейского стандарта PMR и американского FRS не должны превышать 0,5 Вт выходной мощности).

Из материалов доклада Миклаус, Думбравы и соавторов на 10 Международном симпозиуме ATEE (Advanced Topics in Electrical Engineering):

…на дистанциях менее 6-9 см рация Baofeng UV-B5, работающая на частоте 446 МГц при отдаваемой на антенну мощности 5 Вт, превышает ограничения по уровню излучения…

А что с расстоянием связи?

Проблема в том, что кажущееся логичным правило «больше мощность — дальше связь» работает не совсем так, как кажется. При прочих равных удаленный от нас приемник начнет устойчиво принимать сигнал при вполне определенной напряженности электромагнитного поля — но вот растет она даже в «сферически-вакуумном» случае пропорционально квадратному корню мощности излучателя.

То есть на практике увеличение мощности вдвое даст нам и двукратное увеличение воздействия на мозг при том, что даже в идеальном случае «услышать» нас смогут лишь с расстояния больше в 1,4 раза. На дистанциях в несколько километров в лучшем случае для портативной рации (а в городе — и того меньше за счет поглощения и многократного переотражения) выгода будет мизерной, причем непредсказуемой по факту. Однако переоблучать мозг и «выедать» лишние миллиампер-часы из аккумулятора рация при этом будет исправно, да еще и греться выходной каскад будет сильнее — а возможности теплоотвода при пассивном охлаждении в закрытом корпусе невелики. Энергопотребление — тоже не последний фактор: ведь, хотя в теории рации двухметрового диапазона могут иметь и более высокую «безопасную» мощность, по факту те же 4-5 Вт и здесь можно считать стандартными.

И особо отмечу, что напряженность электромагнитного поля в конкретной точке пропорциональна квадратному корню не только мощности, но и коэффициента усиления передающей антенны в направлении принимающей — то есть, сменив штатную «резинку» с Ку=1 (и то не всегда) на «хлыст» с Ку=2, мы безо всяких лишних ватт получим по сути тот же результат в 1,41 крата прироста теоретической дальности (правда, и вновь с переоблучением — реально, 10 Вт на «хлысте» при длительном общении головой уже чувствуются как «что-то не так»). Собственно говоря, отсюда и требования к несъемности антенн на «безлицензионных» рациях — вновь, чтобы не допустить переоблучения при ее замене.