【火腿專題】無線電頻率上的「寂靜」之聲

2020-12-14 騰訊網

無線電頻率上的「寂靜」之聲,當早期業餘無線電愛好者們在頻率上閉嘴後,他們用什麼保持聯繫呢?今天和電臺小叔BG5WKP一起走進早期業餘無線電數字模式,本文作者Dan Maloney從無線電的模式和調製方式說起,介紹了從網際網路撥號上網的方式再到業餘無線電數字模式的演變。

我為進行經典的業餘無線電對話感到厭煩:拿起話咪CQ,有一個遠方或周圍的人回叫,交換呼號和信號報告,也許還有些許的歡樂。我認為,閒聊對許多本來會對這個「世界上最偉大的愛好」感興趣的人來說是一個很大的機會,但值得慶幸的是,對於那些拿起麥克風就犯怵的火腿而言,還有很多適合他們的呼叫方式。因此,作為一項公共服務,我想介紹一下業餘無線電提供的許多數字模式,可以在避免直接對話的情況下進行業餘無線電通聯。

模式和調製

火腿們在描述其無線電信號傳輸時會以模式和調製的方式說話。不過,這兩個術語之間的差異對我們的討論而言並不重要,實際上,許多火腿可以互換使用這些術語。但是為了完整起見,調製是在無線電波上施加信息的一種方式,而模式是使用調製進行通信的方式。調製方案包括幅度調製(AM)頻率調製(FM)單邊帶調製(SSB)。模式包括連續波(CW)模擬語音數字語音圖像數據

我想討論的數字模式是一種您可以輕鬆地在鍵盤上並使您的信息以神奇的方式出現在世界各地另一隻火腿終端上的模式。儘管這裡顯然是第一個CW模式可以說是有史以來最成功的數字數據模式,但我不會在這裡將CW作為數據模式進行介紹。國際莫爾斯電碼已有140多年的歷史了。憑藉連續波調製的許多優勢,只要人們願意學習其知識和知識,它就可能仍然是一個強大的工具。是的,有些應用程式會將擊鍵轉換為莫爾斯電碼,然後再轉換回去,但這就像在作弊。

調製 —— 在無線電波上施加信息

模式 —— 使用一種調製方式來通信

設備

令我們記憶猶新的人會回想起網際網路的早期,那時撥號連接是唯一的上網方式。數據機撥號連接的聲音是Internet時代啟蒙的聲音。數據機正在將來自計算機的數據信號調製為適合模擬電話線路的音頻,並解調返回的音頻信號。所有業餘無線電數據模式基本上都歸結為相同的過程,加上少量的設備,計算機中的數據將轉換為音頻信號,並傳送到發射機,而接收機的音頻又解碼回數據。

在許多情況下,如今利用大多數數據模式所需的額外設備很少。曾經有一段時間需要特殊的轉換器,但是每臺計算機音效卡都內置了強大的DSP,幾乎任何PC都可以做到。現在,許多業餘無線電收發器也內置了音效卡,因此有時您所需要的只是USB電纜和正確的軟體。FL-Digi是一個流行的軟體包,它支持大多數流行的數字模式,並提供瀑布顯示,使您可以輕鬆地可視化大量波段,甚至可以控制您的裝備,將其調整到選定的頻率,並在需要時鎖定發射器。

數據模式

那裡有令人迷惑的數據模式,晚上在HF頻段搜尋可能聽起來有些詭異。當電離層在夜間跳舞時,似乎搖擺不定的聲音似乎有些怪異。每種數據模式的音頻籤名都非常有特色,有經驗的從業人員可以僅通過聲音來選擇模式,或者在瀑布顯示的外觀上有所幫助。Noobs可以從任意數量的網站上獲得有關識別模式的幫助,也可以依靠其軟體包自動檢測該模式。

選擇哪種模式很大程度上取決於在給定條件下哪種模式最有效。與通過電話線連接的數據機不同,火腿數據模式下的物理介質遭受自然和人為幹擾的可能性更大。信號可能會因雷電引起的靜電破壞而中斷,兩個信號可能會通過不同的路逕到達並遇到定相問題,或者信號強度可能會很低,以至於幾乎不超過本底噪聲。任何有用的數據模式都必須考慮這些變數,並且某些模式在處理一組條件方面比在另一組條件下做得更好。

以下是您會遇到的主要數據模式以及每種數據模式的相對優勢的簡要說明:

RTTY

無線電電話,或稱為「遺產」,是原始的數字數據模式。它的歷史可追溯到商業廣播,最早的歷史可追溯到1932年,在舊金山和檀香山之間建立了RTTY服務。然後,RTTY使用5位的Baudot碼對每個字符進行編碼。用於RTTY的最簡單的調製方案是音頻移頻鍵控(ASFK),其標記和空格位之間的差為170Hz。這會導致45波特的巨大連接(您會注意到,大多數半數字模式在吞吐量方面往往處於低端,這是由於利用電離層跳躍所需的相對較低的頻率下可用帶寬有限)聽起來很慢,但仍然是每分鐘約60個字,足夠快以跟上大多數打字員的速度。

大量其他數據模式也加入了RTTY,但是仍然有RTTY愛好者發出信號。20米段的低端是找到RTTY操作者的好地方。

PSK31

RTTY的優點之一是技術上易於實現。但是,在非常弱的信號電平下,它的性能並不是特別好。為了解決這個問題,Peter Martinez(G3PLX)決定提出更好的RTTY。PSK31於1998年推出,自那時以來已非常流行。

Martinez採取了兩種方法:首先,他開發了一種新的字母數字字符編碼方法,稱為Varicode。Varicode的字長與RTTY中使用的Baudot一樣,不是固定的字長,而是更像莫爾斯(Morse),與常用的字母相比,較稀有的字母用較短的代碼表示。然後,為了調製代碼,Martinez利用計算機音效卡中的DSP將音頻信號的相位移位180°,以表示Varicode中的零,而未移位的音頻則表示邏輯1。

這種相移鍵控(PSK)的比特率是31,比RTTY慢,但旨在跟上普通打字員的步伐。在帶寬方面(僅31Hz寬),PSK31比RTTY效率更高,並且接收器和發送器必須同步,並且DSP算法有助於預測何時期望傳輸信號數據的相位轉變,PSK31表現出色從微弱的信號中提取數據。

封包模式

RTTY和PSK31的用戶體驗非常簡單,發送方在鍵盤上鍵入簡短的,縮寫豐富的消息,接收方在某種字母數字顯示屏上讀取該消息。但是,為了避免您認為業餘數據模式僅用於發送直接文本消息(例如,當初由Model 33電傳終端發送的文本消息),有很多數據包模式可用於發送更複雜的消息,包括電子郵件。

PACTOR是一組基於200Hz頻移鍵控(FSK)的模式。與RTTY和PSK31不同,PACTOR將數據編碼為96位或192位數據包,這允許使用自動重複請求(ARQ)錯誤控制協議來請求無法重新發送CRC的數據包。PACTOR的時鐘約為200波特。

不幸的是,PACTOR需要在電臺和計算機之間使用稱為終端節點控制器(TNC)的昂貴設備。為了解決這個問題,開發了WINMOR協議。與PACTOR相似,它是一種具有糾錯功能的分組模式,WINMOR通過使用廉價的USB音頻鏈路或利用許多現代收發器中內置的音效卡來取消TNC。

WINMOR和PACTOR都是Winlink 2000網絡的網關協議,該網絡通過HF無線電提供電子郵件服務。Winlink是由HF和VHF無線電連結到與Internet耦合的消息伺服器的極為多樣化的混合網絡。電子郵件可以使用功能齊全的RMS Express客戶端組成,該客戶端的外觀和感覺與其他電子郵件客戶端非常相似。電子郵件可以包含附件,並且可以對等或通過網絡發送給任何其他Winlink用戶。

它與Winlink網絡一樣有用,它對自然和人為災難中的緊急通信非常有益,因為在這些災難中,本地網際網路服務受到了幹擾。使用它就像發送電子郵件一樣令人興奮,因為這正是您正在做的事情。在PSK31上用幾瓦的功率從噪聲中挖掘出一對一的通聯聽起來很有趣。我很高興有Winlink網絡存在,並且不時進行練習很值得,但是至少在我看來,還有很多更具挑戰性的數據模式可供探索。

我只介紹了可用於麥克風火腿的數字模式的表面。希望這能使更多的新人加入到業餘無線電愛好中,或者甚至使那些獲得許可但幾乎沒有活動的火腿通聯起來。畢竟,我們都需要更多的人不要說話。

source: hackaday.com/

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