上一篇在桌面上认完了元件,这一篇该把电台通上电了。信号从话筒出发,要过两道关:先把话音搬到射频上,再决定这股射频占多宽、吃多少电。题库在这两块问得特别细,从话筒多加了电压会怎样、莫尔斯电码的点划有多长,一直到慢扫描电视那几声"咯咯"是什么意思。它们看着零散,其实都在回答同一个问题:发射机到底在往外送什么东西。
一、先把话筒那头看住
话筒增益(mic gain)拧过头,是新手最容易犯的错。机器上的 ALC 表一压到底,频谱仪上看,信号的肩膀立刻鼓出来一圈毛刺。你以为自己喊得更响了,对方那边只觉得你的声音糊成一团。很多机器的自动增益控制并没有传说中那么聪明,它管得住平均值,管不住你瞬间顶上去的那一下。
题库里有一道题问得很直接:不管 FM 还是 SSB,喂给话筒输入端的音频电压变成规定值的 10 倍,会出什么事?
【MC1-0447】无论是 FM 还是 SSB 调制,向发射机的话筒输入端施加 10 倍于规定输入电压的音频信号,最可能的结果是: 正确答案:A(信号失真。大量的谐波和互调产物还可能促使发射带宽增加,通信质量下降)
正确答案是失真,而且顺带把带宽也撑宽了。这道题的四个选项里,有两个在说"通信距离延长了",这是最典型的直觉陷阱——声音大了,不等于信号更强,射频末级的输出功率是电源、管子和匹配网络决定的,你多灌进去的音频电压换不来一瓦额外的射频。还有一个选项说末级功率管会烧毁:过激励确实伤管子,那是发热和长期过载的事,不是这道题要问的结果。
10 倍电压意味着什么?电压乘 10,功率就是 100 倍。音频输入端那一级根本没打算处理这么大的动态范围,波形一被削平,正弦波就变成了带棱角的方波。方波在频域上是无穷多次谐波的叠加,谐波落在哪儿?落在你信号的上下两侧。于是干扰别人、自己也听不清,两头不讨好。把 ALC 表控制在刚刚起控的位置,声音反而更"打远",这是老火腿口口相传的经验,背后就是这道题。
想自己验证也不难:找一台能看 ALC 指示的机器,把话筒增益从小往大慢慢拧,请对方在另一头听着。拧到某个位置,对方会说"就这样,最清楚";再往上一格,他马上改口说"糊了、发闷、旁边还有沙沙声"。那个位置就是这一级的线性边界。用录音软件把自己发出的信号录下来看波形,也能看见波峰被削平的痕迹——眼睛比耳朵更早发现问题。
二、调幅、调频、调相:各动一个参数
射频载波有三个可以被摆弄的地方:幅度、频率、相位。挑一个让它跟着话音走,就叫调制;另外两个不能跟着动,否则收端解不出来。调制的所有门道,都是从这句话长出来的。
换个说法:载波本身是张白纸,上面什么都没有,调制就是往这张纸上写字的动作。调幅是把字写得有粗有细,调频是把字距挤紧放松,调相是把每个字挪前挪后。收端要能读出来,前提是双方事先约好用哪种写法——这也是为什么收信机上的模式旋钮必须和发端一致,选错了不是听不清,是根本读不出来。
调幅(AM,Amplitude Modulation)是最老的一种,动的是幅度。
【MC2-0448】调幅(AM)是一种简单调制,因为仅有射频载波的幅度跟随施加的调制信号而变。AM的特点是: 正确答案:AB(AM 不改变载波的频率;AM 信号的瞬时振幅与调制信号的瞬时值成正比)
正确的两条其实是一件事的两面:载波的频率不动,动的只是它的包络;而包络的瞬时值大小,跟调制信号的瞬时值成正比——你说话声音高一点,包络就胖一点,成比例地胖。至于"瞬时相移与调制信号成正比",那是调相的事;"必要带宽与调制信号最高频率无关"则错得离谱,AM 的带宽正是被最高调制频率顶出来的。
AM 还有一个家族树,题库里直接一口气考了四种成员。
【MC4-0449】调幅信号不仅具有与调制信号相对应的下边带或上边带,而且还可能含有载波。这些都可以根据通信要求细分定制。如将调幅信号按种类细分,则以下描述正确的是: 正确答案:ABCD(AM:普通调幅,包含下边带和上边带,载波不受抑制。CW 是一种键控形式的 AM;DSB-SC:抑制载波双边带调幅,仅包含下边带和上边带,常简称为 DSB;SSB-SC:抑制载波单边带调幅,仅为下边带或上边带,常简称为 SSB、LSB 或 USB;VSB:残留边带调幅,下边带或上边带仅受部分抑制。模拟 ATV 有时使用这种方式)
四个选项一个都没错,考的是你有没有把"边带"和"载波"这两样东西分开看。普通调幅(AM)发出去三样:载波、上边带、下边带。载波本身不携带信息,却占了发射功率的一大半,实在浪费。把载波压掉,剩下两个边带,就是抑制载波双边带(DSB-SC);再狠一点,只留一个边带,就是抑制载波单边带(SSB-SC),平时说的 SSB、USB、LSB 都是它。等幅电报 CW 也在这张家族树上:它就是键控形式的 AM——通断键控,发报时输出,不发报时关掉。残留边带(VSB)算是折中派:一个边带完整留着,另一个只留紧挨载波的一小条,模拟业余电视用过这种办法。
为什么要费劲把载波和边带砍掉?算一下功率就明白了。普通调幅在 100% 调制度下,总功率的三分之二喂给了不携带信息的载波,两个边带各分到六分之一。也就是说,你花 100 瓦的代价,只有约 33 瓦真正在传话。单边带把载波和一个边带都去掉,同样的信息只要十几瓦,换算成 dB 差不多省下 8 到 9dB。这一笔账,就是单边带在短波上取代调幅的根本原因——省下来的不是电费,是发射机末级的散热、电源的重量和电池的续航。
单边带还分上、下两个边带,它们在上天的路上做的事并不一样。语音信号经 USB 发射机出去,从频域看是这样:
【MC1-0450】一个语音信号经 USB 发射机调制成为射频信号。从频域观点看,这种调制是: 正确答案:A(将语音信号的频谱平移到了载波位置上)
换到 LSB 发射机,答案就换了面孔:
【MC1-0451】一个语音信号经 LSB 发射机调制成为射频信号。从频域观点看,这种调制是: 正确答案:A(将语音信号的频谱倒置并移动到了载波位置上)
把这两道题摆在一起,差别最清楚:USB 是把话音频谱原样平移到载波位置之上,频率高低顺序不变;LSB 是把频谱整个倒过来,再搬到载波之下——原来 300Hz 的分量跑到离载波最近的 300Hz,原来 3kHz 的分量跑到最远处。所以用错边带,声音变成"鸭子叫"——不是听不见,是每个音都翻了身。上边带保住了频谱的次序,下边带把它倒置,这两道题就是让你把这句话记住。
顺便记住业余圈里的分工惯例:短波上 10MHz 以下多用下边带(LSB),10MHz 以上多用上边带(USB),这是几十年前各国协调出来的默契,目的是让同一段频率上的人彼此不打架。2 米、70 厘米这些超短波频段则基本不用单边带话,直接用调频。所以你在 7.050MHz 上听到的通常是 LSB,在 14.270MHz 上是 USB,在 144.300MHz 上则是 FM。
说完了动幅度的,接着看动频率的调频(FM,Frequency Modulation)。
【MC2-0452】调频(FM)是一种简单调制,因为仅有射频载波的频率跟随施加的调制信号而变。FM 的特点是: 正确答案:AB(FM 不改变载波的振幅;FM 信号的瞬时频偏与调制信号的瞬时值成正比)
再到动相位的调相(PM,Phase Modulation):
【MC2-0454】调相(PM)是一种简单调制,因为仅有射频载波的相移跟随施加的调制信号而变。PM 的特点是: 正确答案:AB(PM 不改变载波的振幅;PM 信号的瞬时相移与调制信号的瞬时值成正比)
这道题与上一题的句式几乎重合,正确项也一样:FM 瞬时频偏与调制信号成正比,PM 瞬时相移与调制信号成正比,两者的共同点是"都不改变载波的振幅"。这有个很实用的后果——调频和调相信号的包络是恒定的,末级功放可以一直工作在饱和区,效率高,还不会因为包络起伏产生额外失真。手持台上那些 5 瓦小机器能把效率做到五成以上,靠的就是这个特性。
那 FM 的频偏到底被什么拽着走?
【MC1-0453】下列哪一项决定了 FM 信号的频偏? 正确答案:A(调制信号的幅度)
是调制信号的幅度,不是频率。你喊得大声,频偏就大;你喊得尖,频偏不变。这一点值得在机器上亲手验证一次:对着话筒吹一声长口哨,音调从低扫到高,如果频偏不跟着音调变,说明你的理解是对的。调频话的带宽则跟幅度、频率都有关,那是下一节的事。
再看带宽由谁决定,这是业余电台操作里必须搞清楚的边界。
【MC1-0455】对于给定的 FM 业余电台,决定其实际发射带宽的因素是: 正确答案:A(所需传输的调制信号的最高频率越高,幅度越大,已调信号的带宽越宽)
【MC1-0456】对于给定的 SSB 业余电台,决定其实际发射带宽的因素是: 正确答案:A(所需传输的调制信号的带宽越宽,已调信号的带宽越宽)
两条结论放在一起,差别就出来了。调频话的带宽由"最高调制频率"和"调制信号幅度(也就是频偏)"共同决定,幅度越大、频率越高,信号越宽;单边带话的带宽只由话音本身的带宽决定,你喊得多大声,占用宽度都不变。这解释了业余圈里的一个常识:SSB 语音压缩器再怎么开,占用带宽不会变宽,只会让边带内的能量分布更密;而 FM 上把音量推过头,是真的会把信号推出信道。回头看那道过激励的题,也就明白为什么它同时提到失真和带宽了。
三、CW 的那点时间账
等幅电报(CW,Continuous Wave)看着是最简单的通信方式,题库却在它身上花了五道题,全在算时间。原因很简单:CW 如果按"差不多"来发,带宽和可读性都会出问题。
先看速度怎么定义,这一题有两种问法。
【MC1-0457】在业余无线电业务中,莫尔斯电码的信号速度经常用 WPM 作为单位,其计量方法为: 正确答案:A(每分钟包含的无间隙“点”的个数除以 50 即为 WPM 数)
【MC1-0458】在业余无线电业务中,莫尔斯电码的信号速度经常用 WPM 作为单位,其计量方法为: 正确答案:A(每分钟拍发连续英文单词“PARIS”的个数即为 WPM 数)
两条定义其实是一枚硬币的两面。莫尔斯电码里最经典的标定单词是 PARIS,它连同词间间隔恰好折算成 50 个"点"的时间单位,所以"每分钟无间隙点的个数 ÷ 50"和"每分钟发多少个 PARIS"是同一件事。记住 PARIS 这个词,比背除以 50 好记——当年国际电报界就是拿它当标准文本的。
有了基准,点划之间的比例就有定数了。
【MC1-0459】在业余无线电业务中,计算莫尔斯电码的 WPM 速度时采用的信号时值标准(以一个“点”信号的时间为比较基准)为,点信号、划信号、字符内点划信号的间隔、字符之间的间隔、单词(组)之间的间隔分别为: 正确答案:A(1、3、1、3、7)
一、三、一、三、七。点算 1 个单位,划算 3 个,同一个字符里点划之间空 1 个,字符与字符之间空 3 个,单词与单词之间空 7 个。这个 1:3:1:3:7 是给耳朵和自动解码器共同的约定,你发报时手一抖把间隔拉长,对方抄收就会犹豫。
这五个数字在日常生活中也有影子。手键发报为什么比电子键"难抄"?因为人的手腕很难把 1:3 的比例卡准,点划长度一飘,收端就要靠上下文猜。电子键(尤其是 iambic 双桨键)把这套比例写进了电路,你只管按键,长短和间隔由机器保证,所以同样的 20 WPM,电子键出来的信号听起来干净得多。
接下来是把"速度"换成"带宽"的第一块砖。
【MC1-0460】计算 CW 信号的必要发射带宽可以使用公式 Bn=B×K。其中,B 为波特率。如果已知拍发电码的 WPM 值,则 B 可以计算为: 正确答案:A(WPM/1.2)
波特率 B 等于 WPM 除以 1.2。为什么是 1.2?因为 1 个点的时间是 1.2 毫秒除以 WPM——20 WPM 时一个点只有 60 毫秒,听着就够快的了。20 WPM 折成波特率大约是 16.7 波特,这个数字很反直觉:人耳听得手忙脚乱的报速,从信号分析的角度看却慢得可怜。
第二块砖是那个常数 K,它才是决定 CW 到底占多宽的关键。
【MC1-0461】计算 CW 信号的必要发射带宽可以使用公式 Bn=B×K。其中,常数 K 描述电码符号翻转时 CW 射频信号的边带滚降特性。K 的取值原则是: 正确答案:A(对于 HF 等衰落信道,K 取 5;对于非衰落信道,K 取 3 即可)
K 的取法有讲究:短波是典型的衰落信道,信号到达时经常带着起伏和极化旋转,边带滚降要留足余量,K 取 5;非衰落信道(比如 VHF 以上的视距通信)取 3 就够了。拿 20 WPM 算一笔账:B≈16.7 波特,短波上 Bn≈16.7×5≈84Hz,VHF 上只要约 50Hz。所以短波上把 CW 滤波器做到 100Hz 附近是合适的,做到 50Hz 反而会把信号削掉一部分。
调频话的必要带宽用的是另一套估算公式。
【MC1-0462】调频话的必要带宽 Bn 取决于 FM 信号的峰值频偏 D 与最高调制频率 M。估算方法为: 正确答案:A(Bn=2(M+D))
Bn=2(M+D)。M 是最高调制频率,D 是峰值频偏,两项都要,缺一不可。业余 2 米波段常用的参数是话音带宽 3kHz、频偏 3kHz,代进去就是 2×(3+3)=12kHz——正好塞进 12.5kHz 的信道,稍留余量。这也解释了为什么把音量推大(D 变大)会把信号推出信道,那个"2 倍"是躲不掉的。回头看那道"决定 FM 频偏的是什么",答案就串上了。
四、把图像送上电波
话音之外,业余频率上跑得最多的就是图像。图像比话音麻烦,因为信息量大得多,带宽就成了硬约束。业余圈里常见的两条路,一条是慢扫描电视(SSTV,Slow Scan Television),一条是业余电视(ATV,Amateur Television)。
先说这条慢的。SSTV 和无线电传真(FAX)看着是两种东西,调制方式却是一样的。
【MC1-0463】业余频段中的慢扫描电视(SSTV)和无线电传真(FAX)的调制方式都是: 正确答案:A(FM)
答案是调频。这里要分清两层:SSTV 的基带信号——那串在音频范围里"唱歌"的信号——是用调频方式生成的,像素亮度对应瞬时频率;而把这串音频搬上短波,靠的是单边带发射机(后来也有直接用调频的)。题目问的是前一层,答 FM。用调频而不是调幅,是因为频率对幅度衰落不敏感,短波信道里飘忽不定的强弱不容易毁掉画面。
那 SSTV 到底送的是什么画面?
【MC1-0464】业余无线电慢扫描电视所传送的是: 正确答案:A(逐行扫描的静止图像)
逐行扫描的静止图像。一幅一幅地传,每幅要几十秒——Robot 36 是 36 秒,Scottie 系列更慢。追赶时间的方式是压缩:分辨率压低、色度抽样减半,最终慢到能塞进 3kHz 的单边带信道里。所以业余 SSTV 的画质永远带着年代感,这不是设备不行,是带宽决定的物理事实。
常见模式的时长可以背一背:Robot 36 大约 36 秒,Robot 72 大约 72 秒,Martin M1 和 Scottie S1 都在 110 秒上下。时间越长,能塞进去的像素越多、画质越好,代价是对方要盯着频率等你一百多秒。所以追稀有电台时大家用 Robot 36,本地闲聊、传照片时才舍得用慢模式。
真需要看清电路图这类细节,就得换工具。
【MC2-0465】某业余电台拟通过短波话音信道传输几张分辨率为 1024x768 像素或更高一些的电路图。适当的通信联络方式可以是: 正确答案:AB(数字慢扫描电视(DSSTV);无线电传真(FAX))
数字慢扫描电视(DSSTV)和无线电传真(FAX)是合适选项。FAX 本来就是为传送文档设计的,黑白二值、逐行扫描,一张 A4 图传几分钟,线条比 SSTV 清楚得多;DSSTV 用数字编码加纠错,抗衰弱、能重传缺失的行。ATV 那条路带宽不够(下一段讲为什么),模拟 SSTV 的清晰度又不够。
第一次收到 SSTV 的人,都会先被声音吸引。那串"嘀嘀嘟嘟"里,每隔一段就有一声短促的"咯"。
【MC1-0466】接收 Robot、Scottie、Martin、SC2 或 PD 等方式的 SSTV 信号时,我们会听到一种周期性的,非常短促的“咯、咯”声,它们是: 正确答案:A(行同步信号)
那不是干扰,也不是振荡,是行同步信号。每扫完一行,发端打一个 1200Hz 的短脉冲,告诉收端"这一行到这儿了"。如果解码软件没对齐这个脉冲,画面就会乱。这也解释了 SSTV 为什么能在嘈杂的短波上工作——只要同步头认得住,画质差一点也还能看。
不同软件里的"模式"菜单那么多,区别在哪?
【MC1-0467】SSTV 通信提供了 Robot、Scottie、AVT、Martin 等不同传输方式。具体区别是: 正确答案:A(像素分辨率、像素调制方法、行频、帧频等参数不同,适用于不同画质和环境条件)
区别在像素分辨率、像素调制方法、行频、帧频这些参数上,不同参数适应不同画质和环境——有的模式快而糙(追 DX 用),有的模式慢而细(本地通联用)。这就像选相机像素,不是越高越好,得看你要传给谁、信道有多干净。
用电脑加一台普通话音收发信机玩 SSTV,它的信号路径是这样的:
【MC2-0468】利用个人电脑(PC)和用于话音的普通收发信机进行 SSTV 通联的操作方法为: 正确答案:AB(在短波波段:FM(图像信息的音频基带调制)和 SSB(频率搬移);在超短波波段:FM(图像信息的音频基带调制)和 FM(复合调制))
短波上的组合是"音频基带调频 + 单边带搬移",超短波上的组合是"音频基带调频 + 调频搬移"——两级都用调频,所以叫复合调制。这题还提醒一件事:SSTV 的"调制方式"要分基带和搬移两层来谈,前面那道"调制方式都是 FM"就是从基带层看的结果。
基带信号的电平定义是排查故障的钥匙。
【MC1-0469】慢扫描电视(SSTV)的基带信号通常是在音频范围内生成并通过单边带或调频话方式进行传输的。关于 SSTV 基带,以下描述正确的是: 正确答案:A(调频方式:白电平为高频率 2300Hz,黑电平为低频率 1500Hz,同步电平为最低频率1200Hz)
白电平 2300Hz,黑电平 1500Hz,同步电平 1200Hz——记住这三个频率,你就明白音频里那串声音为什么是"从低到高、再一个短促的尖声"。白比黑频率高,说明这个体系是"频率越高越亮";同步脉冲的频率最低,所以它听起来最"闷",是那声"咯"。
画面出错的时候,这两种症状指向完全不同的原因。先看这一种:
【MC1-0470】如果收到的 SSTV 或 ATV 图像出现水平粗黑条纹、上下半帧错位的现象,则是因为: 正确答案:A(双方的行频、帧频一致,但是帧扫描的初始时刻不同步)
水平粗黑条纹、上下半帧错位,是帧扫描的初始时刻不同步——行频和帧频都对得上,但收端不知道该从哪一行开始算"第一行"。软件里通常有手动调整帧起始位置的地方,慢慢挪,画面会突然"咔"地对齐。
另一种症状,原因完全不同:
【MC1-0471】如果收到的 SSTV 或 ATV 图像左右倾斜,呈平行四边形或斜粗条纹图样,则是因为: 正确答案:A(双方的扫描行频不一致)
图像左右倾斜、变成平行四边形或者斜条纹,是双方的行频不一致。发端一行扫 36 秒的百分之几,收端按略快或略慢的速度去画,每一行都错开一点点,累积起来就是斜的。SSTV 软件里那个"slant"(倾斜)校正旋钮,调的就是行频对齐。
慢的说完,说快的。ATV 传的是活动图像,看着过瘾,但它的门槛很多人都答不上来。
【MC1-0472】为什么不能在低于 1.2GHz 的业余频段进行常规的 ATV 通信? 正确答案:A(ATV 通信需占 5MHz 以上带宽,较低业余频段不足以容纳)
ATV 需要 5MHz 以上的带宽,低于 1.2GHz 的业余频段根本容不下。2 米波段整段才 2MHz 宽,10 米波段更不用说——不是"不让你用",是物理上塞不进去。所以业余 ATV 的主战场在 23 厘米(1.2GHz)和更高的频段。记住这个 5MHz,比背"1.2GHz"这个门槛更有用,因为它解释了门槛为什么在那里。
顺带说一句,23 厘米波段上的 ATV 中继台是很多城市俱乐部的标配:输入频率、输出频率相隔几十兆,一套中继就能覆盖小半个城区。也正因为 ATV 占带宽,这类中继台的数量远少于话音中继台,频率资源要提前协调——这就又回到了下一篇要讲的"频率划分"和"台站协调"上。
模拟 ATV 也有两种玩法,各有一个优点。先看调频那条路:
【MC1-0473】有时,业余无线电爱好者使用 FM 而非电视广播常用的经典 VSB 方式来传输模拟 ATV 信号。这样做的优点是: 正确答案:A(ATV 信号的发射功率较小,FM 解调可以更好地去除与信号相叠加的外部调幅噪声)
【MC2-0474】有时,业余电台使用 VSB 来传输模拟 ATV 信号。这种方式虽然属于 AM,却只发送一个完整边带以及另一边带靠近载波的一小部分。在传输模拟视频时,VSB 的优点是: 正确答案:AB(较 AM 方式的发射带宽更窄;确保视频信号中的低频分量的保真度)
FM 传输 ATV 的好处是发射功率可以小一些,因为调频解调能把叠加在信号上的调幅噪声削掉——视频信号在短距离弱信号下更耐看。残留边带(VSB)的好处是两边:比普通 AM 省带宽,又保住了视频低频分量的保真度——视频的低频对应画面的整体亮度和大面积色块,丢了它画面就会发灰、发花。单边带虽然最省带宽,但视频低频贴近载波,滤波器切不干净,所以模拟电视时代全世界的广播系统都选了 VSB。
五、三个字母说清你的信号
频率表上、执照上偶尔会出现 A1A、J3E、F2B 这样的代号,这是国际电信联盟规定的发射类别(class of emission),三个字符各有分工。第一位说主载波怎么被调制:A 是双边带调幅,F 是调频,G 是调相,J 是单边带。第三位说信息类型:A 是人工接收的电报,B 是自动接收的电报,E 是电话。中间那位说的是调制信号的性质,1 和 2 的差别在于有没有音频副载波。
把电报和数据业务的三种常见组合摆在一起看:
【MC1-0475】发射类别(class of emission)是指用标准符号标示的某发射的一组特性,例如主载波调制方式,调制信号,被发送信息的类型以及其他适用的信号特性。表示用单边带话传输的RTTY 信号的发射类别是: 正确答案:A(F2B)
【MC1-0476】发射类别(class of emission)是指用标准符号标示的某发射的一组特性,例如主载波调制方式,调制信号,被发送信息的类型以及其他适用的信号特性。表示用单边带话传输的PSK31 信号的发射类别是: 正确答案:A(G2B)
【MC1-0477】发射类别(class of emission)是指用标准符号标示的某发射的一组特性,例如主载波调制方式,调制信号,被发送信息的类型以及其他适用的信号特性。表示用调频话传输的 RTTY信号的发射类别是: 正确答案:A(F2B)
三个答案分别是 F2B、G2B、F2B。RTTY(无线电传,Radio Teletype)是移频电报,频率在两个音之间跳,第一位是 F;它靠一个音频副载波承载键控,第二位是 2;收端由机器自动抄收,第三位是 B,合起来 F2B。PSK31 靠相位翻转携带信息,第一位换成 G,也就是 G2B。等幅电报 CW 则是 A1A——双边带调幅的键控形式、人工抄收。选项里的 J3E 是单边带话,F3E 是调频话,都不带电报属性,一眼就能排除。
中间那一位值得单独记:1 表示单路、不含调制副载波的量化或数字信息,2 表示单路、含音频副载波调制。RTTY 之所以是 2 而不是 1,就因为它的键控信息是搭在一个音频副载波上的——你在短波上听到的 RTTY 是两声"嘟——嘟——",那正是副载波在跳。记住 A1A(等幅电报)、J3E(单边带话)、F3E(调频话)、F2B(移频电报)、G2B(相位键控电报)这五个,业余通信里九成的发射类别问题都能应付。
选择用哪种调制方式,不是凭喜好。
【MC3-0478】业余无线电通信选用不同调制方式的主要考虑因素是: 正确答案:ABC(信息在传递过程中的保真度;信号的抗干扰能力;尽量节省无线电频谱资源)
题目给了三条:信息传递的保真度、抗干扰能力、尽量节省频谱资源。三条常常互相打架——保真度要求宽带宽,省频谱要求窄带宽,抗干扰又可能要求额外带宽(比如调频的频偏)。选调制方式就是在这三者之间做取舍,而"频率稳定度"是设备指标,不是你选调制方式的理由。
至于每一种方式最少要占多宽,题库要求你理解"必要带宽"这个概念。
【MC1-0479】为了满足我国《无线电频率划分规定》“电台的技术特性”关于无线电通信“把带宽保持在技术状态和该项业务的性质所允许的最低值上”的要求,业余电台操作者应了解各种通信方式的必要带宽。决定必要带宽的因素是: 正确答案:A(传输的信息速率越高、系统的噪声干扰越大,必要带宽越宽)
必要带宽由信息速率和系统的噪声干扰共同决定:信息传得越快,需要的带宽越宽(香农公式那一层含义);噪声干扰越大,就得靠更宽的带宽换取可靠性、或者加纠错,同样变宽。发射功率大不大、接收机灵不灵、离得近不近,都跟必要带宽无关——这四项放在一起,就是让你分清"发射能力"和"频带需求"是两回事。
那哪些业务算"用数据方式通信"?
【MC4-0480】以下哪些业务使用数据方式进行通信? 正确答案:ABCD(RTTY;无线局域网;FT8;5G 移动通信)
四个全对:RTTY、无线局域网、FT8、5G。判断标准是信息在传输过程中是不是以离散的符号(而不是连续的话音波形)承载的。RTTY 的两个音频代表两态;FT8 用 8 音调、15 秒一帧;无线局域网和 5G 更是彻头彻尾的数据业务。CW 不算,因为它虽然也是离散符号,但类别上归为电报而不是数据——这个界线的划法,就写在发射类别那套编码里。
六、同样标着 10 瓦,平均功率差一截
功率是这一篇最容易掉进去的坑。设备说明书上印的"10 瓦",说的可能是射频输出功率、可能是载波功率、也可能是峰值包络功率(PEP,Peak Envelope Power),它们放在不同调制方式下差得很远。下面六道题用的都是同一台机器、同一个"10 瓦"、同样的 80% 电源效率,答案却分成了两派。
先看调频:
【MC1-0517】一部业余无线电台以 FM 方式发射时的射频输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台连续发话 10 秒钟,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(约为 10 瓦)
恒包络的调频话,只要你在发,输出就实打实是 10 瓦,10 秒里一直是,平均就是 10 瓦。
换成等幅电报:
【MC1-0518】一部业余无线电台以 CW 方式发射时的载波输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台连续发报 10 秒钟,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(显著低于 10 瓦)
答案变成了"显著低于 10 瓦"。这里的关键是那道 10 瓦指的是发报时的载波功率,而报文里点划之间有间隔、字符之间有间隔、词与词之间还有更长的间隔——按 PARIS 的标准文本算,真正有载波的时间大约只有一半。所以十秒钟的报文发完,平均功率只有 5 瓦上下。手键发报尤其明显:你思考下一个词的时候,机器是静默的。
单边带话的情况更悬殊:
【MC1-0519】一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台连续发话 10 秒钟,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(显著低于 10 瓦)
话音的峰值可能顶到 10 瓦,但人说话有停顿、有轻重、有换气,平均下来往往只有峰值的四分之一到三分之一。这就是为什么单边带听起来"软"——同样的额定功率,它的能量是稀的。反过来也说明,单边带设备上那个 ALC 必须留出余量,否则峰值一撞上限就削平,前功尽弃。
数据模式却是另一副样子。同样用单边带设备,发一条 FT8 消息:
【MC1-0520】一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台利用此方式发送一条时长 12.6 秒的 FT8 消息,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(约为 10 瓦)
发一条 PSK31 消息:
【MC1-0521】一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台利用此方式发送一条时长 12.8 秒的 PSK31 消息,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(约为 10 瓦)
发一段慢扫描电视图像:
【MC1-0522】一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台利用此方式发送一段时长 10 秒的 Robot 8 SSTV 黑白图像,则此期间的平均发射功率: 正确答案:A(约为 10 瓦)
这三个答案都是"约为 10 瓦"。FT8、PSK31 是连续键控的恒包络或准恒包络信号,SSTV 是连续的图像调频信号——它们在整个发射时段里几乎不留空隙,占空比接近 100%。同样的"10 瓦"标称功率,这三种玩法对电源和功放散热的要求,比话音通联高出一大截。老火腿说"FT8 烧功放",说的就是这个:不是功率超标,是它一秒不停地满功率输出。
功放的散热是按平均功率设计的,不是按峰值。话音通联时平均功率只有峰值的三分之一,管子有喘息的机会;FT8 一帧 12.6 秒、一轮接一轮地发,管子几乎没有间歇。同样的"10 瓦",FT8 时电源要连续供 12.5 瓦(13.8 伏下约 0.9 安),而单边带话音的平均电流往往只有它的一半。长时间玩 FT8 的人,把功率降到 5 瓦、给功放加个风扇,比换个大电源有用得多。
还有那个 80% 的电源效率,得单独说一句。它是这道题组里的干扰项:电源效率只决定电台从电源取多少电,不决定送到天线上的射频是多少。射频输出 10 瓦、效率 80%,电源要供 12.5 瓦;13.8 伏供电时电流约 0.9 安。选项里的"12.5 瓦"就是从这儿算出来的,它描述的是电源消耗,不是发射功率——四道数据模式的题里都埋了这个选项,用来分辨你真的看懂了没有。
结语
这一篇把发射机这一侧拆成了三件事:怎么把话音搬到射频上(调制方式),搬上去之后占多宽(必要带宽),以及这股功率到底是什么口径的平均值。调幅动幅度、调频动频率、调相动相位,一动两不动;单边带是把载波和一个边带砍掉之后的结果,USB 平移、LSB 倒置;CW 的 1:3:1:3:7 和 WPM÷1.2 是时间账,Bn=B×K 和 Bn=2(M+D) 是带宽账;SSTV 靠 2300/1500/1200 三个频率画出画面,ATV 因为要 5MHz 带宽而被迫上到 1.2GHz 以上;至于功率,恒包络的 FM 和占空比接近 100% 的数据模式平均功率最实,话音和手键发报则打着不少折扣。
下一篇换个视角,从"我怎么发"抬到"我凭什么在这里发"。频率不是谁想用就能用的公共空地,从术语定义到频率划分表,从主要业务到次要业务,从国家所有到无线电管制,这套规则决定了业余业务在频谱里的坐标——也决定了你在哪些格子里说话,别人来了你得让路。
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