【题目编号】MC2-0900
【题目】在 HF 业余频段的数据通信段中,我们有时会在 SSB 方式下听到一种音调不变但似乎又在不断颤动的信号。使用这种信号的通信方式可能是:
【答案】AB(多选题)
[A]BPSK31
[B]QPSK31
[C]FT4
[D]SSTV 或 FAX
考点速览
本题考 HF 数据通信段里"音调不变但似乎又在不断颤动"的信号属于哪种模式,答案是 BPSK31 和 QPSK31(选项 A、B)。PSK31 的载波频率固定不变,但相位随数据快速翻转,听感上就是"一个音在颤"。考点落在相移键控(PSK)的调制原理,以及 PSK31 与 FT4、SSTV/FAX 的听感区分上。
PSK31 的调制原理
PSK31 全称 Phase Shift Keying 31 Baud,是 Peter Martinez(呼号 G3PLX)在上世纪九十年代末设计的窄带数字模式。它用一个固定的音频载波,靠改变载波的相位来承载信息:二进制相移键控(BPSK,Binary Phase Shift Keying)用 0° 和 180° 两个相位代表"0"和"1";四相相移键控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying)用 0°、90°、180°、270° 四个相位,把信息再压缩一半。速率 31.25 波特,占用带宽只有约 31 Hz,是当时最窄的键盘通联模式之一。
PSK31 之所以能这么窄,一是载波频率只取 31.25 Hz 附近的低音频,二是它采用变长编码(Varicode),把最常用的字符编成最短的码元序列,平均每个字符占用的码元少,等效吞吐却不低。这套设计让 PSK31 在弱信号下也有很好的抗噪能力,成了很多爱好者接触数字模式的入门选择。
关键在"听感":PSK31 的载波频率始终不变,所以听起来是一个固定的音;但相位每翻转一次,波形就出现一个不连续点,人耳听到的就是这个音在"发颤"、微微抖动。题目描述的"音调不变但似乎又在不断颤动",正是相移键控的典型听觉特征。BPSK31 与 QPSK31 的听感几乎相同,都呈现这种颤动,所以选项 A、B 都对。
相位翻转为什么听起来是"颤"
要从波形的角度看。相移键控改变的是相位,不是频率。一个正弦波在相位突跳的那一瞬间,波形出现一个"折角",这个折角在人耳里被感知成轻微的"咯咯"声或抖动。数据流是不停的,相位就跟着不停地翻,于是固定音调的底色上叠了一层细碎的颤动。相比之下,频率键控改变的是音高本身,听感是"两个音切换";相移键控的音高纹丝不动,只有颤动。这就是本题和上一道"两个音交替"题最本质的区别。
顺带一提,在频谱瀑布图上,PSK31 显示为一条极窄的竖线,几乎不占宽度,肉眼就能和 RTTY 的两条线、FT4 的四个频点区分开。这个视觉特征和听觉特征互相印证,是辨认数字模式的双重手段。实际守听时,先用耳朵听出"单音颤动"的底色,再瞄一眼瀑布图确认只有一条窄线,基本就能锁定 PSK31。
BPSK 与 QPSK 的差别
BPSK 和 QPSK 的区别在"每个码元装多少信息"上。BPSK 一个码元只用两个相位,装一个比特;QPSK 一个码元用四个相位,一次装两个比特,信息密度翻倍,但代价是对信噪比的要求略高一些。QPSK31 还带了一层前向纠错,靠维特比译码把误码压下去,弱信号下反而更稳。对守听的人来说,两者听感几乎分不出来,都是"固定音调加颤动",所以本题把它们一并列为正确项。实际通联时软件会自动识别,操作者不用在两者之间手动切换。
逐项辨析
选项 A 正确:BPSK31 是二进制相移键控,载波频率不变、相位翻转造成颤动,符合题干。
选项 B 正确:QPSK31 是四相相移键控,同样载波频率不变、相位快速翻转,听感同为颤动,也符合题干。
选项 C 错误:FT4 是四音调的 GFSK 信号,靠频率键控传递信息,音调会切换,且依赖严格时间同步、以短突发收发,听感是快速切换的短促音,与"音调不变而颤动"不符。
选项 D 错误:SSTV 与 FAX 传送图像,音频频率随图像亮度连续滑动扫描,听感是上下滑动的哨音,不是固定音调颤动。
易混淆点
PSK31 与 RTTY 都出现在窄带数据段、都靠键盘通联,最易混淆。区分判据听频率:RTTY 是 FSK,两个音调来回切换;PSK31 是 PSK,一个音调保持不变、只有相位翻转带来的颤动。再往外推,FT4 是四个音调切换,SSTV/FAX 是连续滑音,各有各的"声音指纹"。听到"单音在颤",就锁定 PSK31 一族。
应试要点
记一句:频率不动、相位乱翻,就是 PSK31。BPSK31 与 QPSK31 都算,题干"音调不变而颤动"直接对应 AB。凡听到"两个音切换"是 RTTY、"四个音切换"是 FT4、"连续滑音"是 SSTV/FAX。上考场只要抓住"音调不变"四个字,剩下的就是找带 PSK 的选项。