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英海听涛

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喜欢科学,偏爱自然科学。也喜欢技术,儿时喜围观打锡壶的和锔盆锔锅的。当过工人,当过兵,第二故乡是湖南、广西和广东。

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[原创] 业余无线电ABC  

2013-08-29 11:43:47|  分类: 原创 |  标签: |举报 |字号 订阅

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业余无线电(amateur radio),以前人们认为它只是一种业余爱好,它被世界公认、允许、鼓励并支持。现在人们认识到它又是一种人际间的勾通交流方式,还是一种社会服务。我体会这一条突出表现在自然灾害来临时业余无线电所提供的通信帮助。业余无线电爱好者(radio amateur)有一个国际通用的绰号“火腿”(ham),他们有国际的、国家的和地区的组织。

无线电波是没有国界的,也就是说它的传播在很大程度上是不受人们控制的。如果各个国家自行其是,地球上的无线电波就会乱成一锅粥,结果是谁也无法正常使用无线电。因此,无线电频率必须由一个国际组织来主持统一划分和协调使用,这个组织就是国际电信联盟(ITU)。在ITU的成员中,除了各国无线电管理机构以外,还有一个IARU,它是国际业余无线电联盟,是各国业余无线电爱好者的代表。IARU的成员就是各国家、地区的业余无线电爱好者组织。火腿们是热爱和平珍惜和平的,因为业余无线电是和平的宠儿,处在战争中的国家往往禁止业余无线电台活动。

在世界范围内,业余无线电开展得好的多是发达国家,如美国、欧洲(包括前苏联国家)、日本等。在我们国内,江苏、广东、北京走在前列。

在中国,业余无线电的管理与其他所有无线电业务一样,由国家无线电管理委员会管理。业余无线电爱好者的组织目前正处在变革当中,以前是由国家体育局(航管中心之下的)无线电运动协会领导,现在改为无线电协会业余无线电工作委员会领导。

无线电波的频率从低到高是一个连续的范围,或称之为频谱,它是我们身边的一种自然资源。随着科学技术的发展,可用频谱在不断拓展,利用效率在不断提高。不过另一方面,随着社会和经济的发展,无线电通信设备越来越多,所以无线电频谱上其实是越来越拥挤。各个专业领域使用哪些频段都要由专门会议加以划分,并由无线电管理部门来监督和管理。在日益拥挤的频谱中,有一些频段是专门分配给业余无线电台使用的。不论是专业电台还是业余电台都必须在所规定的频率范围内工作。

现在从短波到超短波划定给业余无线电台使用的主要频段有:1.9 MHz (波长160m), 3.5 MHz (80m), 7 MHz (40m), 14 MHz (20m), 21 MHz (15m), 28 MHz (10m), 50 MHz (5m), 144 MHz (2m), 430 MHz (60cm)。这些频段多数是业余无线电专用的,也有一些是专业与业余共用的。在频谱资源如此紧张的情况下业余无线电还能有这么多频率,可见业余无线电在业界中的地位是蛮高的,业余无线电曾经和正在继续为通信技术的发展和创新作出不可忽视的贡献。

业余无线电台与呼号

业余无线电爱好者大都拥有自己的无线电台。他们的设备一般是一体化的收发信机(transceiver,现在单纯的收信机receiver,发信机transmitter比较少见)。目前,大部分业余无线电台工作在超短波和短波范围。超短波电台主要是视距传输,通信距离一般在几十千米以内,外形主要有两种:手持台(对讲机)和车载台,它们不一定要高架天线,但一般来说,天线越高通信距离越远。短波电台有的体积较大,性能功能一般也多些好些,常用在固定地点,或称为基地台;有的体积小巧紧凑,方便用在汽车上或野外使用,或称为车载台;也有个人背负式电台。短波电台多需要架设较高的天线。它的传输距离要大得多,理想的情况下可以进行越洋洲际通信。

现代电台往往采用许多新技术,如多次变频、集成电路、数字调谐、声音数字处理、各种干扰抑制、噪声消除、高频率稳定度、数字存储、计算机控制等等。一般电台需要一个专门的电源设备来为它提供直流电源,通常是13.8V (12V),较小功率的电台可以用蓄电池工作。电台通过同轴电缆连接天线,也可以通过天线调节器(天调)或功率放大器(功放)后再连接天线,天调的作用是使电台与天线的阻抗匹配;功放的作用是增加输出功率。

天线(antenna)对于无线电台也是至关重要的。业余电台的天线有多种形式,简单一些的如V型、倒V型、水平双极型、垂直型等,它们的增益低一些,方向性差一些,不过架设简便,造价低;复杂一些的如八木天线、方框天线等(八木是一位日本人的名字,他发明了这种天线),它们的增益高一些,方向性也强一些。由于方向性的增强,在实际使用中就需要经常转动天线,因此又需要添置一套转向装置和方向指示装置,花费比较高。一般来说天线的尺寸与无线电波的波长成正比,与其频率成反比。频率越高的无线电波它的波长越短,相应的,它需要的天线尺寸也较小。所以超短波的频率在百兆以上,其天线振子的长度在1米以下;短波天线相比之下就大得多。天线的每个振子的长度都要好几米,一个短波八木天线的几个振子排列着展开来,挺庞大的。

与每一辆汽车拥有一个汽车牌照类似,每一个电台都要有一个电台呼号(callsign, call sign, call)。电台呼号由国家无线电管理部门分配,并在所颁发的电台执照上标明。不过与汽车牌照一般只限于在一个国家内部使用不同,电台呼号是全世界范围通行的。也就是说,电台呼号是全世界统一制定的。其实际过程是由国际会议为各国划定一定范围的电台呼号前缀(字头)——电台的呼号中第一个字符或前两个字符(通常是字母或数字)。一个国家所有电台的呼号,其字头只能在该国所分配的范围内选择。这样一来,大家听到一个电台报出自己的呼号,立刻就能从它的字头知道或能查到它是哪个国家或地区的。

这里给大家一个例子,BA4IR是一位朋友的呼号。其中第一个字母B表明这是中国的业余无线电台。第二个字母表示电台的类型,如集体台、特设台或一般个人台。若是个人电台还表示其级别(1-3),这里的A表示1级(最高级)个人台。第三个字符为数字,表示分区,中国分为10个区,上海、山东和江苏同属于4区。数字前面的部分称为呼号的前缀或字头(prefix),前缀也有只有一位字母的。数字后面的部分称为后缀(suffix)。后缀通常由2-3位字母组成,其第一位可用于区别省份。以4区为例,后缀的第一位字母从A到H为上海市的电台;从I到P为山东省的;从R到Z为江苏省的。再后面的字符一般是顺序随机分配,没有特殊含义。这些东西在业余无线电领域的资料里是可以查到的。

业余无线电台中的大多数是个人台。另外还有一些特设台,它们是为重大事件而临时设立的有特别纪念意义的电台,其呼号往往与它要纪念或配合的事物或事件相关。如2012年的伦敦奥运会特设电台,一个设在伦敦,呼号是2O12L;另一个设在威尔士,呼号是2O12W。特设台往往只存在较短的时间,属于“珍稀品种”,因而往往是众多ham追求的通联目标。除了特设台以外,还有一些集体台,它们是由企事业单位组建的,如学校、青少年宫、公司、协会等。国外还有些俱乐部台,与集体电台类似。举两个集体台的例子:BY1PK是中国无线电运动协会的集体台(在北京天坛东南角)。W1AW是美国无线电中继联合会(ARRL,相当于美国的业余无线电协会)的集体台。集体台往往有较全面较好的设备,往往也是很有影响力的。

操作证书

无线电通信是一门专业技术。下面随便捡几样说说吧。

首先,通信模式多种多样。比如CW,或者叫等幅报,是用莫尔斯电码进行通信,也就是许多电影电视剧中常看到的嘀嘀哒的那种通信。这种通信技术是相当专业的,不管是抄报还是发报,不经过较长时间的训练是掌握不好的。当然现在有些人使用计算机辅助的发报或收报,这就容易多了。当然大多数人更愿意用口语进行通信。近年来,卫星通信和使用计算机辅助的新通信方式,如SSTV等正在受到广泛欢迎。顺便提一下,业余无线电台之间的通信只能用明语,不允许使用密码。

其次,若使用口语进行通信,这在业余无线电中称为SSB(单边带话)。虽然都是用明语通话,但其中往往也或多或少的夹有一些专业术语或Q简语(以Q开头的三个字母组成的词组,表示固定的意思。如QTH表示电台的地理位置),如果不了解它们,你就可能听不太懂业余电台之间的通话内容。其实,仅仅是快速准确地听出一个电台报出的呼号,也是要经过一定训练的。

再次,电台之间联络的建立、信息的交换往往有一些规则和习惯,也有一些技巧,这也需要了解和掌握。国际业余无线电界每年都有许多竞赛,竞赛中如何进行信息交换往往也有其各自的规定。

还有,业余无线电台往往要在不同的频率上工作,而不同频率的无线电波传播的特性也有所不同。作为一名电台操作员,要了解各种频率无线电波的传播特性,知道在什么时候使用什么频率完成通信联络的概率比较高。

另外,还要熟悉和熟练使用你手中的电台、天线等设备。一些新的高端电台,其面板上的操作旋钮、开关、按钮等可以有几十个,其说明书篇幅很长,还不一定是中文的,充分了解其功能并熟练掌握其使用方法也不是一件轻而易举的事。而许多爱好者不仅会使用,还懂原理,会维修、调试甚至于改进他们手中的设备呢。

最后,在技术之外,由于无线电波的特点,不正确的电台使用很容易造成干扰,产生严重后果,所以,有很多无线电管理的法律法规,它们构成了这个领域的行为规范。一个真正的业余无线电爱好者是应该知晓相关法律法规并自觉遵守的。

所以,除了电台执照以外,业余无线电爱好者要使用电台进行工作,还需要持有操作证书。操作证书是一个人知晓相应的通信法律法规,拥有操作电台设备与其他业余电台进行通信联络的能力的证明。获得操作证书必须通过考试,高级别的证书还要经过一定的工作期限后才能获得。

业余无线电台的通讯

目前业余无线电通信主要在短波范围进行。短波无线电波基本是靠电离层反射而传播的。因此,电离层的状况对于短波无线电波的传播起着决定性的影响。电离层的状况又取决于太阳,所以,短波无线电台的联络与太阳密切相关:太阳在天空中的位置——早上、中午、傍晚,冬季、夏季,太阳黑子的多少等等对于短波传播影响极大。因此,业余无线电台之间的通信联络的不确定性是很高的,它不像打电话,想找谁就能找到谁。不过也正是由于它有这样一种不确定性,短波业余无线电有一种特殊的魅力。你不知道这一次呼叫能叫到谁,能通联到哪里的朋友。从理论上讲,你可能并且可以和地球上任何一个国家的业余无线电台进行通信。

在无线电台之间的联络过程中,电台呼号的抄收是最重要的。如何在各种可能的不利条件下正确快速的抄收电台呼号就成了电台操作人员的基本功。基本功里的一种就是字母解释法。

我们已经知道电台呼号是由英语字母和数字构成的,每一个英语字母都有它的读音。如上面举例中的电台呼号BA4IR,我们当然可以按字母的读音来读,如果你和我面对面,听清楚各个字母没问题。可是如果我们远隔千山万水,无线电信号较弱,还可能有各种干扰,许多字母读音就不容易正确抄收了。这就要用到字母解释法。字母解释法是用一个较常用的或发音较清晰的英语单词来表示一个字母。因为单词的可辨程度要远高于字母读音,这样一来电台呼号的抄收就容易多了。如你听到alpha(阿尔法)那是表示字母A,你听到charley(查理)那是C,delta(德尔他)表示的是D。

一说到电台,可能许多人就想到电视剧中常出现的“嘀嘀哒”的电报声。这种通信方式我们在前面已经提到过了,它在业余无线电领域一般称为CW,这是一种最有可能用很小的功率就能实现越洋通信的方式。要进行CW通信就要用到莫尔斯电码(Morse Code),它也是通信的基本功之一。莫尔斯电码本身不复杂,就是用多少不同的点划来表示数字和字母。不过要训练自己的耳朵反应达到一定的速度还是要下点功夫的。举几个例子:数字的标准码都由5个点或划组成:1 .- - - -  2 ..- - -  3 …- -  4 ….-  5 …..  6 -....  7 - -…  8 - - -..  9 - - - -.  0 - - - - - ;字母的点划数目不等,从1个到4个,如一个点是E,它是最短的字母。一个划是T,R是 . - .  K则相反是 - . - R常用在发报的开头,表示你已经完全抄收了对方的电文;K则常用在发报的结尾,表示发报结束。再举几个字母的例子:A .-  B -…  C -.-.  S …  O - - - 。所以紧急求救信号SOS就是:… - - -  …。

前面我们说过短波是比较容易实现越洋通信的,在短波波段上,我们有时会遇到外国电台,这时的联络就需要一定的外语,最通用的语言是英语。口语通信要用英语,莫尔斯电码通信基本也是用英语,不过用电码收发完整的英语比较麻烦,因为字母太多,所以实际上经常大量使用的是英语的缩写,用缩写既减少了工作量,速度也提高了,如please (请) 发成 PLS 或 PSE;thanks(谢谢) 发成 TNX 或 TKS。

当一个业余无线电爱好者想与其他业余电台进行通信联络时(以口语的短波通信为例),可以有两种方式开始,一种是主动呼叫其他电台。这时你要在规定可用的频带中选择一个空闲的频率,不要贸然呼叫,而应当先听一会,再询问几声,确认这个频率确实没有人使用时才可以用它来进行呼叫。因为采用这种方式时你要守在这个频率上,有人形象的称为“摆地摊”。另一种是自己不主动呼叫,而是应答其他业余电台的呼叫。这时,你在相应的业余频段上搜索,看能收到什么电台的信号。如果有人在呼叫,你就可以应答。

主动呼叫有多种方式,有广泛性呼叫,这时所有听到你呼叫的业余电台都可以回答你;还有限制性呼叫,比如,只呼叫国外电台,只呼叫某国的电台,只呼叫国内电台等。呼叫虽然有多种多样,有一样东西是不变的,那就是都要报出自己的电台呼号。应答别的电台时也一样,首先报告自己的呼号,然后是交换信号报告(report)。一个最短小但是完整的通信联络中,双方都要确认正确抄收了对方的电台呼号以及对方给出的信号报告。信号报告是你对接收到的对方信号强度和可辨度的评价。

一个广泛呼叫可能是这样的:CQ CQ CQ, This is BA4IR, BA4IR, BA4IR, calling CQ and standing by. 意思是“呼叫,呼叫,呼叫,这里是BA4IR电台,广泛呼叫并等待回答”。呼叫之后要守听一会,如果没有回答则继续呼叫。如果有回答,对方会报出自己的呼号,你抄收了他的呼号后要复述以便对方确认,并要给出信号报告,对方也要给你一个信号报告,然后双方就可以告别或作进一步对话了。

两个业余电台之间可以讲些什么呢?熟悉的电台之间可能经常相互通报、讨论一些技术问题,也可以聊聊天;与不熟悉的电台可以介绍自己的设备情况,如电台型号,天线形式和电台位置等;可以介绍自己的基本情况,如姓名、职业,居住的城市等;也可以询问或介绍一些其他感兴趣的事物。不过禁忌也是有的,如政治、宗教话题以及商业行为等。业余无线电台是不可以用来谋利的!

一个电台要有一本工作日志(log)。每一次通信联络都必须记录下来:对方电台呼号、对方给出的信号报告、工作频率、通信模式、日期和时间。以上项目是必须的,另外的则根据通联内容,作出相应记录,比如对方姓名、位置、设备情况等。现在的电台日志一般都采用计算机进行了,有些专门的日志软件,功能很多,使用方便。一些竞赛规定必须采用日志软件,随时计算分数,避免重复通联这些事情软件都可以完成,赛后要报送日志文件的。

两个业余电台第一次进行通信联络之后,通常会互相邮寄通信确认卡片——QSL卡。这种卡片与明信片类似,有的就是由明信片改制的,上面通常醒目地印着自己电台的呼号,并填写上对方电台呼号,通信时间、模式、频率、信号报告等。这种卡片的基本作用是收藏,有时在申请高一级操作证书、奖励等方面也有用处。不过它花费金钱和精力也不少,所以近年来其他更为便捷的确认方法也在发展。

(下面是几个卡片的实例。本文附图均由BA4IR/石志恺先生提供,版权归石先生所有。)

[原创]  业余无线电ABC - 九塘 - 英海听涛

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这一张是周海婴先生的卡片,一面印有周先生的呼号BA1CY及先生的几枚篆刻,富有中国文化色彩。另一面则记载了与BD4IR(当时石先生的呼号)通信的具体细节:日期、时间——世界协调时1996/08/16 23:21,换算成北京时间是1996/08/17 07:21。频率是7.052MHz,工作模式是(2-way双向)单边带话,单边带(SSB)又可分为上下两种,USB为上边带,此处的LSB为下边带。信号报告是58;周先生用的设备是TS-430S,功率100W,天线是垂直天线并给出了具体型号。73是HAM们通信联络结束时互致的祝愿语。最后有周先生的签名以及先生在1946年时的电台呼号。

 

[原创]  业余无线电ABC - 九塘 - 英海听涛

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 这一张是香港回归特设电台的卡片。

 

[原创]  业余无线电ABC - 九塘 - 英海听涛

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 这一张是澳门回归特设电台的卡片。

 SSTV是一种比较有趣的通信方式,它字面的意思是慢扫描电视,其实是发送静止的图片。进行SSTV通信需要把计算机和电台连接起来,一般是通过声卡接口相连。计算机要运行一个SSTV软件,在软件界面的一个小屏幕上,你要准备一张图像,在画面的合适位置叠加上CQ字样,再打上自己的电台呼号。用鼠标点一下发射按钮,软件就扫描你的图像,从左到右,从上到下,一行一行的把图像发出去,这就是SSTV的呼叫了。接收者也要运行同类软件,在他的小屏幕上就会一行一行的把你发射的画面扫描出来。在接收的同时,他就可以准备好他的应答画面,在他的画面上打上你的呼号,给你的信号报告,当然他的电台呼号是早就在画面上了。一旦接收完毕后他就发射,这就是应答你了。而你的SSTV软件在发射完毕后会自动转为接收,不会漏掉别人的回答的。看着屏幕上一行行逐渐扫描出来的画面,挺有意思的。

 

[原创]  业余无线电ABC - 九塘 - 英海听涛

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 这是BD4IR与云南省的BD8SN实际进行SSTV通联中收到的两幅实例。

还有一个领域正在快速发展之中——卫星通信。卫星通信使用超短波。你要运行卫星位置预报软件,知道较有利的卫星经过何时在何方向发生,还要有能自动追踪卫星的天线等。现在天空中有若干个业余无线电通信卫星,并且还会不断地有此类卫星上天。另外,国际空间站(ISS)也开展业余无线电通信,几年前,江苏省的ham们曾帮助南京市一所中学成功地与国际空间站进行了通信交谈。这应当说是我国业余无线电在卫星通信方面的顶尖成就了。国际空间站的业余无线电活动今年可能会上一个新台阶,如果顺利的话,国际空间站今年内就能向地面传送业余无线电视频,欧洲各国业余无线电界正在筹建多个地面站以便形成接力接收。

业余无线电的通信模式、活动形式还有很多很多,以上所述只是蜻蜓点水,既不系统也不全面,但是从中你也不难看出业余无线电是一种有着丰富内涵的活动,是一个五彩缤纷的世界。它让全世界无数的火腿们乐在其中。

 

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