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Cinque watt.
La potenza di una piccola lampadina LED.
Una frazione di quella utilizzata da un normale ricetrasmettitore HF.
Prendiamo un apparato da 100 W.
Abbassiamo la potenza a:
50 W.
Poi:
20 W.
10 W.
Infine:
5 W.
A questo punto verrebbe spontaneo pensare che il nostro segnale possa arrivare soltanto a poche decine di chilometri.
E invece, con cinque watt, i radioamatori effettuano regolarmente collegamenti:
- europei;
- intercontinentali;
- transoceanici.
In condizioni particolarmente favorevoli si può arrivare dall’altra parte del mondo.
Benvenuti nel mondo del:
QRP.
Che cosa significa QRP?
Originariamente QRP appartiene ai codici Q utilizzati nelle comunicazioni radio.
Il significato storico è legato alla richiesta di:
ridurre la potenza di trasmissione.
Nel tempo il termine è diventato sinonimo di attività radioamatoriale a bassa potenza.
Una definizione ampiamente utilizzata considera QRP:
fino a 5 W in CW
e
fino a 10 W PEP in SSB.
ARRL e RSGB riportano sostanzialmente questi valori come definizione comune, anche se le regole di singoli contest o diplomi possono adottare limiti differenti.
In questo articolo ci concentreremo sul numero simbolo del QRP:
5 watt.
Cinque watt contro cento watt
La prima domanda è:
quanto perdiamo realmente passando da 100 W a 5 W?
Il rapporto è:
100 / 5 = 20.
Espresso in decibel:
10 log10(20) ≈ 13 dB.
Quindi una stazione da 100 W possiede circa:
13 dB
di vantaggio rispetto a una stazione da 5 W, a parità di tutto il resto.
13 dB sono importanti.
Ma probabilmente molto meno di quanto suggerisca psicologicamente la differenza:
100 W contro 5 W.
Non è venti volte “più forte” sul ricevitore
Questa è una distinzione fondamentale.
La potenza è venti volte maggiore.
Ma il rapporto percepito sul segnale radio viene descritto meglio in dB.
Se assumiamo il valore convenzionale teorico di circa:
6 dB per S-unit
una differenza di 13 dB corrisponderebbe grossolanamente a poco più di:
2 S-unit.
In pratica gli S-meter reali possono essere molto lontani dalla calibrazione ideale.
Ma il concetto rimane.
Un segnale S7 con 100 W potrebbe diventare qualcosa nell’ordine di S5 con 5 W.
Non necessariamente:
“fortissimo” → “inesistente”.
Il primo grande segreto del QRP
Se il corrispondente vi riceve:
20 dB sopra il rumore
con 100 W,
togliere 13 dB significa lasciare ancora:
7 dB sopra il rumore.
Il collegamento può rimanere perfettamente possibile.
Se invece con 100 W siete già:
2 dB sopra il rumore,
passare a 5 W vi renderà probabilmente illeggibili.
È quindi il margine del collegamento a determinare se il QRP funzionerà.
Il QRP non viola la fisica
Non esiste alcuna magia.
Un collegamento QRP funziona perché il sistema possiede sufficiente link budget.
Possiamo migliorarlo attraverso:
- antenna;
- propagazione;
- modo operativo;
- rumore ridotto;
- capacità dell’operatore;
- posizione;
- banda;
- orario.
Il QRP insegna proprio a utilizzare meglio questi elementi.
L’antenna diventa fondamentale
Con 1 kW possiamo mascherare parzialmente un’antenna mediocre.
Con 5 W molto meno.
Supponiamo di recuperare:
6 dB
passando da una configurazione inefficiente a una buona direttiva.
Abbiamo compensato quasi metà della differenza fra:
5 W
e
100 W.
Questo è il punto centrale.
Cinque watt in un carico fittizio
Non arriveranno molto lontano.
Cinque watt in una buona Yagi:
possono attraversare l’oceano.
La differenza non è la potenza del trasmettitore.
È il sistema.
QRP e dipolo
Non serve necessariamente una direttiva.
Un semplice dipolo ben installato può essere una fantastica antenna QRP.
Soprattutto se:
- sufficientemente alto;
- lontano da ostacoli;
- alimentato con cavo con perdite contenute;
- correttamente orientato.
Un dipolo costa pochissimo.
E può permettere collegamenti mondiali.
Altezza dell’antenna
Sulle HF l’altezza influenza notevolmente il diagramma di radiazione.
Un dipolo molto basso può concentrare molta energia verso angoli elevati.
Ottimo per NVIS.
Meno ideale per alcuni collegamenti DX.
Portandolo più in alto possiamo abbassare alcuni lobi e migliorare le possibilità di lunga distanza.
Nel QRP ogni variazione del diagramma può diventare significativa.
Verticale QRP
Una buona verticale possiede un vantaggio interessante:
basso angolo di radiazione.
Può quindi funzionare bene per DX.
Ma attenzione ai radiali.
Una verticale con poche risorse di terra può dissipare una porzione importante della nostra già limitata potenza.
Se trasmettiamo 5 W e perdiamo metà della potenza nel terreno:
restano 2,5 W.
Un sistema di radiali efficiente diventa quindi ancora più importante.
Direttiva
Una Yagi da:
6 dBd
può produrre nella direzione principale un risultato equivalente, concettualmente, a moltiplicare la nostra potenza per circa quattro rispetto a un riferimento isotropo/di confronto appropriato.
Cinque watt più guadagno d’antenna possono quindi diventare estremamente efficaci nella direzione desiderata.
Naturalmente il guadagno non crea energia.
La concentra.
Cinque watt e 10 dB di guadagno
Se abbiamo:
5 W = circa 37 dBm
e aggiungiamo:
10 dB di guadagno d’antenna
la densità di potenza nella direzione principale può essere paragonabile, trascurando perdite e differenze di riferimento, a quella prodotta da una potenza molto superiore con antenna isotropica.
È proprio questo che rende le antenne direttive così importanti.
Il secondo segreto: la propagazione
Un amplificatore può offrirci:
+10 dB.
Una banda che improvvisamente si apre può offrirci differenze enormemente superiori.
La ionosfera può trasformare un collegamento impossibile in un segnale fortissimo.
Quindi nel QRP dobbiamo imparare a scegliere:
- banda;
- ora;
- direzione;
- stagione;
- condizioni solari.
Non chiamare sulla banda sbagliata
Possiamo trasmettere 5 W per un’ora sui 20 metri verso una zona che in quel momento non presenta percorso ionosferico utile.
Nessuno risponderà.
Passiamo sui 15 metri nel momento corretto.
Prima chiamata:
DX responds.
Il merito non è improvvisamente della radio.
È della propagazione.
Grey line
Le zone vicine al terminatore giorno/notte possono produrre condizioni interessanti sulle bande HF.
Un operatore QRP che conosce:
- grey line;
- alba;
- tramonto;
- percorso;
può ottenere risultati sorprendenti.
MUF
La Maximum Usable Frequency varia continuamente.
Quando una banda superiore è aperta, può offrire:
- minor assorbimento;
- angoli favorevoli;
- segnali molto forti.
Utilizzare 10 o 12 metri durante una buona apertura può trasformare 5 W in una stazione DX estremamente efficace.
I 10 metri
Quando la banda è realmente aperta, il 28 MHz rappresenta una palestra fantastica per QRP.
Possiamo realizzare collegamenti intercontinentali con potenze molto basse.
Quando invece la propagazione scompare:
anche 1 kW può non bastare.
Ancora una volta:
la propagazione batte la potenza.
CW: il regno del QRP
Il CW è probabilmente la modalità tradizionale per eccellenza del QRP.
Perché?
Perché utilizza:
- larghezza di banda molto stretta;
- elevata densità energetica;
- capacità dell’orecchio umano di riconoscere pattern;
- filtri stretti.
Riducendo la banda passante del ricevitore riduciamo anche la quantità di rumore ricevuta.
Un segnale debole diventa quindi più facile da distinguere.
SSB QRP
Fare QRP in fonia è più difficile.
La potenza è distribuita sulla modulazione vocale.
Dobbiamo avere:
- buona modulazione;
- microfono corretto;
- compressione ragionevole;
- tecnica operativa.
Ma i collegamenti DX in SSB QRP sono assolutamente possibili.
Le definizioni QRP più diffuse concedono infatti fino a 10 W PEP in SSB.
Modi digitali
L’arrivo dei modi digitali weak signal ha aperto una nuova dimensione.
FT8, per esempio, permette di decodificare segnali molto deboli.
Con pochi watt possiamo raggiungere distanze enormi quando la propagazione è favorevole.
Ma attenzione.
FT8 QRP non significa automaticamente 5 W sempre e comunque.
La potenza appropriata dipende dal collegamento.
La buona pratica rimane:
utilizzare la minima potenza necessaria.
WSPR
WSPR porta questo concetto ancora più lontano.
È progettato per studiare percorsi di propagazione usando segnali estremamente deboli.
È comune sperimentare con:
- 5 W;
- 1 W;
- 500 mW;
- 100 mW;
- potenze ancora inferiori.
E osservare decodifiche a migliaia di chilometri.
Qui il QRP diventa:
QRPP.
QRP, QRPP e milliwatt
Nel gergo radioamatoriale si incontra spesso:
QRPp / QRPP
per potenze estremamente basse.
Non esiste necessariamente una singola definizione universale utilizzata in ogni contesto.
Ma viene spesso associato alla sperimentazione sotto 1 W.
A quel punto il gioco cambia completamente.
Mille chilometri per watt
Gli appassionati amano calcolare:
distance per watt.
Supponiamo:
5 W;
5.000 km.
Abbiamo:
1.000 km/W.
Con:
100 mW
e
2.000 km
otteniamo:
20.000 km/W.
È un numero divertente, anche se non rappresenta una misura scientifica completa delle prestazioni di una stazione.
Serve soprattutto a rendere evidente quanto possa essere efficiente un collegamento radio.
Ricevere è importante quanto trasmettere
Una stazione QRP deve anche riuscire ad ascoltare.
Se viviamo in un ambiente con:
S9 di rumore locale
possiamo avere enormi difficoltà.
Una stazione rurale con:
S1
possiede un vantaggio gigantesco.
Il rumore elettromagnetico urbano è quindi uno dei principali nemici del QRP.
Combattere il rumore
Cerchiamo:
- alimentatori switching;
- LED;
- PLC;
- router;
- computer;
- monitor;
- fotovoltaico;
- caricabatterie.
Ogni dB di rumore eliminato migliora la capacità di ricevere segnali deboli.
Portatile: il paradiso del QRP
Uno dei motivi per cui il QRP si sposa così bene con:
- SOTA;
- POTA;
- field day;
- campeggio;
- escursionismo
è proprio la possibilità di allontanarsi dal rumore cittadino.
Una stazione da 5 W in cima a una montagna può avere un ambiente radio enormemente migliore di una stazione da 100 W nel centro urbano.
Batteria piccola
Cinque watt significano inoltre consumi ridotti.
Possiamo utilizzare:
- piccole batterie LiFePO4;
- power bank compatibili;
- pannelli solari;
- batterie leggere.
La stazione diventa veramente portatile.
Radio QRP
Esistono apparati progettati appositamente per questa filosofia.
Caratteristiche tipiche:
- 5–10 W;
- dimensioni ridotte;
- basso consumo;
- CW/SSB/digital;
- alimentazione portatile.
Ma non è necessario acquistare una radio dedicata.
Possiamo semplicemente portare il nostro normale RTX a:
5 W.
Esperimento: 100 W contro 5 W
Uno degli esercizi più istruttivi consiste nel trovare una stazione forte.
Iniziamo con:
100 W.
Chiediamo rapporto.
Poi:
50 W.
25 W.
10 W.
5 W.
Potremmo scoprire che il corrispondente continua a riceverci perfettamente.
Magari passa da:
59
a
Abbiamo appena dimostrato che per quel QSO 95 W erano sostanzialmente margine non necessario.
Provare ancora meno
Continuiamo:
2 W.
1 W.
500 mW.
A un certo punto il segnale diventa difficile.
Abbiamo trovato il vero limite del collegamento in quel momento.
È un esperimento estremamente educativo.
Il QRP insegna operating
Quando possediamo molta potenza possiamo chiamare sopra gli altri.
Con 5 W dobbiamo essere più intelligenti.
Dobbiamo:
- ascoltare;
- capire il ritmo del DX;
- scegliere il momento;
- chiamare sulla frequenza giusta;
- usare correttamente il nominativo;
- evitare trasmissioni inutili.
Un buon operatore QRP può superare un operatore con molta più potenza ma scarsa tecnica.
Pile-up
Un pile-up enorme non è naturalmente la situazione più semplice.
Cinque watt competono contro:
100 W;
500 W;
1.500 W.
Ma possiamo utilizzare:
- timing;
- split;
- propagazione;
- direzione;
- pazienza.
E aspettare che il pile-up diminuisca.
Non bisogna dimostrare nulla
Il QRP non deve diventare una religione.
Se servono:
50 W
per completare un QSO importante, possiamo utilizzarli.
Il valore del QRP è soprattutto didattico.
Ci costringe a capire meglio:
dove vanno realmente i nostri watt.
Un watt perso è importante
Con 100 W, perdere 1 W significa:
1%.
Con 5 W, perdere 1 W significa:
20%.
Naturalmente la fisica delle perdite si gestisce normalmente in dB, ma il confronto rende intuitivo perché un sistema efficiente diventi importante.
Cavo coassiale
Se il feeder perde:
3 dB
all’antenna arriva circa metà della potenza.
Quindi:
5 W → circa 2,5 W.
Comprare un ricetrasmettitore QRP sofisticato e poi utilizzare un feeder disastroso non ha molto senso.
Accordatore
L’accordatore può dare:
ROS 1:1.
Ma non crea efficienza.
Se l’antenna è fortemente accorciata e dissipativa, i nostri cinque watt possono trasformarsi prevalentemente in calore.
Il QRP rende particolarmente evidente la differenza fra:
matching
ed
efficienza.
Quando il QRP funziona meglio?
Condizioni ideali:
- banda aperta;
- rumore basso;
- antenna efficiente;
- corrispondente con buona antenna;
- CW o digitale;
- percorso favorevole.
In queste condizioni cinque watt possono sembrare cento.
Quando diventa difficile?
- banda quasi chiusa;
- antenna inefficiente;
- rumore alto;
- forte QRM;
- SSB;
- stazioni con antenna modesta;
- percorso polare disturbato.
In queste condizioni anche 100 W possono sembrare cinque.
Il corrispondente conta moltissimo
Se chiamiamo una stazione DX con:
- quattro elementi;
- preamplificatore;
- ricevitore eccellente;
- basso rumore;
avremo possibilità molto maggiori.
Fare QRP non significa che entrambe le stazioni debbano essere piccole.
Il link è composto da due estremità.
QRP e contest
I contest sono un eccellente laboratorio.
Perché?
Ci sono moltissime stazioni.
Molte possiedono:
- grandi antenne;
- ricevitori ottimi;
- operatori esperti.
Con 5 W possiamo quindi effettuare un numero sorprendente di QSO.
Bisogna però controllare le regole specifiche perché la definizione della categoria QRP può variare da competizione a competizione.
QRP e DXCC
Accumularе country con 5 W diventa una sfida nella sfida.
Ogni collegamento acquista un sapore differente.
Il DX che con 500 W rappresenterebbe un normale QSO può diventare con 5 W:
un piccolo trofeo tecnico.
Non serve sempre un’antenna enorme
Uno degli aspetti più belli è che possiamo iniziare con:
radio 5 W;
dipolo;
cavo;
batteria.
Fine.
Il resto lo fa:
- propagazione;
- posizione;
- esperienza.
Una stazione QRP portatile razionale
Potrebbe essere composta da:
RTX 5 W
↓
piccolo accordatore, se necessario
↓
coassiale corto
↓
dipolo / EFHW / verticale
batteria LiFePO4
cuffie
log.
Tutto può entrare in uno zaino.
Quale banda scegliere?
40 metri
Ottima per collegamenti nazionali ed europei.
30 metri
Molto interessante per CW e digitale.
20 metri
Probabilmente una delle bande DX QRP più versatili.
17 metri
Spesso meno affollata.
15 metri
Fantastica quando aperta.
10 metri
Potenzialmente spettacolare durante i periodi favorevoli del ciclo solare.
QRP e beacon automatici
Possiamo utilizzare strumenti come:
- WSPR;
- Reverse Beacon Network;
- PSK Reporter.
Questo elimina parte della soggettività.
Trasmettiamo 5 W.
Osserviamo dove arriviamo.
Poi:
1 W.
Ripetiamo.
Poi:
500 mW.
Possiamo costruire un vero esperimento.
Esperimento scientifico
Per esempio:
Antenna A
5 W
20 metri
10 minuti.
Registriamo tutti gli spot.
Poi:
Antenna B
stessa potenza;
stessa banda;
stesso intervallo.
Confrontiamo:
- numero di ricevitori;
- distanza;
- SNR.
È molto più utile del dire:
“questa antenna mi sembra andare forte”.
Quanto lontano possiamo arrivare davvero?
La risposta è:
potenzialmente ovunque sulla Terra dove esista un percorso di propagazione sufficiente.
Non esiste una distanza massima semplice per cinque watt.
La distanza non dipende soltanto dalla potenza.
Dipende dal link budget.
Cinque watt possono fallire a 500 km.
E riuscire a 10.000 km.
Perché i due percorsi possono trovarsi in condizioni completamente differenti.
Il record non è il punto
Possiamo trovare racconti di collegamenti incredibili con:
- milliwatt;
- microwatt;
- distanze enormi.
Sono esperimenti affascinanti.
Ma il valore del QRP non consiste necessariamente nel battere un record.
Consiste nel capire quanto poco segnale serva realmente quando tutto il sistema lavora bene.
100 watt diventano improvvisamente tantissimi
Dopo qualche settimana di QRP accade una cosa curiosa.
Riportiamo la radio a:
100 W.
Improvvisamente sembrano tantissimi.
Perché abbiamo imparato che gran parte dei nostri QSO potevano essere effettuati con molto meno.
QRP non significa segnale mediocre
Un operatore QRP dovrebbe cercare:
- audio pulito;
- antenna efficace;
- frequenza libera;
- operating corretto.
Non dobbiamo pretendere che gli altri sopportino dieci minuti di tentativi incomprensibili soltanto perché stiamo usando 500 mW.
La sperimentazione deve convivere con la buona pratica operativa.
La regola finale
Possiamo riassumere tutta la filosofia in una frase:
utilizzare la potenza necessaria, non automaticamente tutta quella disponibile.
Talvolta serviranno:
100 W.
Altre volte:
20 W.
Altre:
5 W.
E qualche volta scopriremo che:
500 milliwatt erano già sufficienti.
Conclusioni
Il QRP dimostra una delle verità più belle della radio:
la potenza è soltanto una delle variabili del collegamento.
Cinque watt, da soli, non sono impressionanti.
Ma cinque watt associati a:
- buona antenna;
- propagazione favorevole;
- basso rumore;
- banda corretta;
- modo efficiente;
- buon operating
possono attraversare continenti e oceani.
Ed è proprio questo che rende il QRP così coinvolgente.
Un collegamento effettuato con 100 W ci dice:
“la mia stazione funziona”.
Lo stesso collegamento effettuato con 5 W ci fa immediatamente chiedere:
“quanto posso scendere ancora?”
Passiamo a 2 W.
Il DX risponde.
1 W.
Risponde ancora.
500 mW.
Ancora.
A quel punto smettiamo di pensare alla radio come a una gara di potenza.
Cominciamo a vederla per ciò che realmente è:
un problema di propagazione, antenne, rumore, informazione e decibel.
Ed è probabilmente una delle lezioni tecniche più importanti che il QRP possa insegnare a un radioamatore.