【火腿专题】无线电频率上的“寂静”之声 | 走近早期业余无线电的数字模式

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无线电频率上的“寂静”之声,当早期业余无线电爱好者们在频率上闭嘴后,他们用什么保持联系呢?今天和电台小叔BG5WKP一起走进早期业余无线电数字模式,本文作者Dan Maloney从无线电的模式和调制方式说起,介绍了从互联网拨号上网的方式再到业余无线电数字模式的演变。

  我为进行经典的业余无线电对话感到厌烦:拿起话咪CQ,有一个远方或周围的人回叫,交换呼号和信号报告,也许还有些许的欢乐。我认为,闲聊对许多本来会对这个“世界上最伟大的爱好”感兴趣的人来说是一个很大的机会,但值得庆幸的是,对于那些拿起麦克风就犯怵的火腿而言,还有很多适合他们的呼叫方式。因此,作为一项公共服务,我想介绍一下业余无线电提供的许多数字模式,可以在避免直接对话的情况下进行业余无线电通联。

  模式和调制

  火腿们在描述其无线电信号传输时会以模式和调制的方式说话。不过,这两个术语之间的差异对我们的讨论而言并不重要,实际上,许多火腿可以互换使用这些术语。但是为了完整起见,调制是在无线电波上施加信息的一种方式,而模式是使用调制进行通信的方式。调制方案包括幅度调制(AM)频率调制(FM)单边带调制(SSB)。模式包括连续波(CW)模拟语音数字语音图像数据

  我想讨论的数字模式是一种您可以轻松地在键盘上并使您的信息以神奇的方式出现在世界各地另一只火腿终端上的模式。尽管这里显然是第一个CW模式可以说是有史以来最成功的数字数据模式,但我不会在这里将CW作为数据模式进行介绍。国际莫尔斯电码已有140多年的历史了。凭借连续波调制的许多优势,只要人们愿意学习其知识和知识,它就可能仍然是一个强大的工具。是的,有些应用程序会将击键转换为莫尔斯电码,然后再转换回去,但这就像在作弊。

  调制 —— 在无线电波上施加信息

  模式 —— 使用一种调制方式来通信

  设备

  

  令我们记忆犹新的人会回想起互联网的早期,那时拨号连接是唯一的上网方式。调制解调器拨号连接的声音是Internet时代启蒙的声音。调制解调器正在将来自计算机的数据信号调制为适合模拟电话线路的音频,并解调返回的音频信号。所有业余无线电数据模式基本上都归结为相同的过程,加上少量的设备,计算机中的数据将转换为音频信号,并传送到发射机,而接收机的音频又解码回数据。

  在许多情况下,如今利用大多数数据模式所需的额外设备很少。曾经有一段时间需要特殊的转换器,但是每台计算机声卡都内置了强大的DSP,几乎任何PC都可以做到。现在,许多业余无线电收发器也内置了声卡,因此有时您所需要的只是USB电缆和正确的软件。FL-Digi是一个流行的软件包,它支持大多数流行的数字模式,并提供瀑布显示,使您可以轻松地可视化大量波段,甚至可以控制您的装备,将其调整到选定的频率,并在需要时锁定发射器。

  数据模式

  那里有令人迷惑的数据模式,晚上在HF频段搜寻可能听起来有些诡异。当电离层在夜间跳舞时,似乎摇摆不定的声音似乎有些怪异。每种数据模式的音频签名都非常有特色,有经验的从业人员可以仅通过声音来选择模式,或者在瀑布显示的外观上有所帮助。Noobs可以从任意数量的网站上获得有关识别模式的帮助,也可以依靠其软件包自动检测该模式。

  选择哪种模式很大程度上取决于在给定条件下哪种模式最有效。与通过电话线连接的调制解调器不同,火腿数据模式下的物理介质遭受自然和人为干扰的可能性更大。信号可能会因雷电引起的静电破坏而中断,两个信号可能会通过不同的路径到达并遇到定相问题,或者信号强度可能会很低,以至于几乎不超过本底噪声。任何有用的数据模式都必须考虑这些变数,并且某些模式在处理一组条件方面比在另一组条件下做得更好。

  

  以下是您会遇到的主要数据模式以及每种数据模式的相对优势的简要说明:

  RTTY

  无线电电话,或称为“遗产”,是原始的数字数据模式。它的历史可追溯到商业广播,最早的历史可追溯到1932年,在旧金山和檀香山之间建立了RTTY服务。然后,RTTY使用5位的Baudot码对每个字符进行编码。用于RTTY的最简单的调制方案是音频移频键控(ASFK),其标记和空格位之间的差为170Hz。这会导致45波特的巨大连接(您会注意到,大多数半数字模式在吞吐量方面往往处于低端,这是由于利用电离层跳跃所需的相对较低的频率下可用带宽有限)听起来很慢,但仍然是每分钟约60个字,足够快以跟上大多数打字员的速度。

  大量其他数据模式也加入了RTTY,但是仍然有RTTY爱好者发出信号。20米段的低端是找到RTTY操作者的好地方。

  PSK31

  RTTY的优点之一是技术上易于实现。但是,在非常弱的信号电平下,它的性能并不是特别好。为了解决这个问题,Peter Martinez(G3PLX)决定提出更好的RTTY。PSK31于1998年推出,自那时以来已非常流行。

  Martinez采取了两种方法:首先,他开发了一种新的字母数字字符编码方法,称为Varicode。Varicode的字长与RTTY中使用的Baudot一样,不是固定的字长,而是更像莫尔斯(Morse),与常用的字母相比,较稀有的字母用较短的代码表示。然后,为了调制代码,Martinez利用计算机声卡中的DSP将音频信号的相位移位180°,以表示Varicode中的零,而未移位的音频则表示逻辑1。

  这种相移键控(PSK)的比特率是31,比RTTY慢,但旨在跟上普通打字员的步伐。在带宽方面(仅31Hz宽),PSK31比RTTY效率更高,并且接收器和发送器必须同步,并且DSP算法有助于预测何时期望传输信号数据的相位转变,PSK31表现出色从微弱的信号中提取数据。

  封包模式

  RTTY和PSK31的用户体验非常简单,发送方在键盘上键入简短的,缩写丰富的消息,接收方在某种字母数字显示屏上读取该消息。但是,为了避免您认为业余数据模式仅用于发送直接文本消息(例如,当初由Model 33电传终端发送的文本消息),有很多数据包模式可用于发送更复杂的消息,包括电子邮件。

  PACTOR是一组基于200Hz频移键控(FSK)的模式。与RTTY和PSK31不同,PACTOR将数据编码为96位或192位数据包,这允许使用自动重复请求(ARQ)错误控制协议来请求无法重新发送CRC的数据包。PACTOR的时钟约为200波特。

  不幸的是,PACTOR需要在电台和计算机之间使用称为终端节点控制器(TNC)的昂贵设备。为了解决这个问题,开发了WINMOR协议。与PACTOR相似,它是一种具有纠错功能的分组模式,WINMOR通过使用廉价的USB音频链路或利用许多现代收发器中内置的声卡来取消TNC。

  WINMOR和PACTOR都是Winlink 2000网络的网关协议,该网络通过HF无线电提供电子邮件服务。Winlink是由HF和VHF无线电链接到与Internet耦合的消息服务器的极为多样化的混合网络。电子邮件可以使用功能齐全的RMS Express客户端组成,该客户端的外观和感觉与其他电子邮件客户端非常相似。电子邮件可以包含附件,并且可以对等或通过网络发送给任何其他Winlink用户。

  它与Winlink网络一样有用,它对自然和人为灾难中的紧急通信非常有益,因为在这些灾难中,本地互联网服务受到了干扰。使用它就像发送电子邮件一样令人兴奋,因为这正是您正在做的事情。在PSK31上用几瓦的功率从噪声中挖掘出一对一的通联听起来很有趣。我很高兴有Winlink网络存在,并且不时进行练习很值得,但是至少在我看来,还有很多更具挑战性的数据模式可供探索。

  我只介绍了可用于麦克风火腿的数字模式的表面。希望这能使更多的新人加入到业余无线电爱好中,或者甚至使那些获得许可但几乎没有活动的火腿通联起来。毕竟,我们都需要更多的人不要说话。

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