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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第二十九篇:数据占多宽、SDR 怎么工作——必要带宽、软件无线电与测向

数据信号在频谱上占多宽?SSB 话音 3000 赫兹、CW 400 赫兹、RTTY 450 赫兹、调频话音 12.5 千赫、VSB 电视 5 兆赫以上。再看 SDR 内部:FPGA、I/Q 复信号、FFT 与窗函数各干什么;末尾回到野外,看 ARDF 怎么把一个信号追到脚下。

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上一篇讲完波形与时间常数,这一篇换个方向:看信号在频谱上占多宽、软件怎么把它解出来,再回到野外,看一群人怎么拿着接收机把一个信号追到脚下。

先摆一个具体场面。晚上八点,20 米波段的数据段里,瀑布图上同时铺着好几条形态各异的东西:一条断续的短线、两条交替闪动的平行细线、一条细得几乎看不见的实线、还有几块每隔十几秒出现一次的整齐短方块。旁边一台短波机的喇叭里传出一连串"嘟——嘀——"的机械音,另一台则在放一段缓慢的哨音。老手看一眼、听两秒,就能说出这几种各是什么模式、大概占多宽。

这种判断力不是天赋,是三样东西叠出来的:知道每种模式占多宽的带宽,看得懂频谱图上的形状,听得懂那几种特有的声音。题库里这一段恰好把这三样都覆盖了,还额外加了一件硬件上的事——SDR 内部到底在干什么。这些内容分布在同一段题库里,难度从"记住一个数字"到"看懂一张框图"各占一段,恰好适合一次从浅到深地走完。

一、必要带宽:数据在频谱上占多宽

频谱是公共资源,"占多宽"是要写进规则的。这个量有正式名字,而且每年都在被人引用。

【MC1-0853】必要带宽(necessary bandwidth)是指:对给定的发射类别而言,其恰好足以保证在相应速率及在指定条件下具有所要求质量的信息传输的所需带宽。业余电台单边带话音通信SSB、低速莫尔斯电码通信 CW、调频话音通信 FM 和残余边带业余电视 VSB ATV 的必要带宽分别是: 正确答案:A(3000Hz、400Hz、12.5kHz、5MHz 以上)

必要带宽的定义是:对给定的发射类别而言,恰好足以保证在相应速率及指定条件下具有所要求质量的信息传输所需的带宽。业余电台四种常见方式的必要带宽分别是:单边带话音 3000 赫兹、低速莫尔斯电码 400 赫兹、调频话音 12.5 千赫、残余边带业余电视 5 兆赫以上。

把它们排成一列,量级关系一眼可见:CW 最省,话音次之,调频话音因为要容纳较大的频偏而宽出好几倍,电视图像则直接跳到兆赫级。每个数字背后都是一次权衡——占得窄,抗干扰和音质就得让步;占得宽,通联质量上去了,能同时容纳的电台数量却少了。频率划分表里给业余业务的每一段频率,都要按这个账来分配用途。

这里要把三组容易混的说法分清。必要带宽说的是"这种发射方式在理论上需要多宽";占用带宽是"你这台设备实际占了多宽"——设备调得不好、话音增益拧得太大、边带没滤干净,实际占用就会超出必要带宽,在频率上是会被投诉的;信道间隔则是管理者划分时给相邻使用者留出的间距。三个词各管一段,做题和填表时别串。

【MC1-0855】用单边带方式进行 RTTY 通信,速度为 50 波特,频偏为 170Hz,必要带宽通常不大于: 正确答案:A(450Hz)

用单边带方式发 RTTY,速度 50 波特、频偏 170 赫兹,必要带宽通常不大于 450 赫兹。

这个数字可以手算出来:移频电报的两个音调之间相隔 170 赫兹,两边各留出调制带来的展宽,落在四百多赫兹的范围内。把它和话音的 3000 赫兹摆在一起,就能理解为什么数据段总被安排得那么紧凑——同一段频率里,窄带数据能挤下好几路。

估算带宽有个大致规律。对移频电报来说,它约等于两倍频偏加上调制速率,所以 170 赫兹频偏的 RTTY 落在四百多赫兹;对调频话音来说,它主要由最大频偏决定,12.5 千赫这个数字看着比话音本身宽得多,原因就在这儿。抓住这两条,遇到没见过的模式也能估个大概。

题面里提到的"发射类别"是三个字符的代号,值得顺手认一下:第一个字母表示主载波的调制方式(A 是双边带调幅,F 是调频,J 是单边带抑制载波),第二个字符表示调制信号的性质(1 是数字、2 是音频电报、3 是模拟话音),第三个字符表示所传信息的类型(A 是电报,E 是话音)。A2A 就是"调幅、音频电报、电报信息",也正是测向发射机用的那一种。看懂这三个字符,频率划分表里那些代号就不再是天书。

【MC1-0856】用单边带方式进行话音通信并间或传输速度为 50 波特,频偏为 70Hz 的 RTTY 消息,必要带宽约为: 正确答案:A(2700Hz)

如果是在单边带话音通信中间或插入 RTTY 消息(50 波特、频偏 70 赫兹),必要带宽约为 2700 赫兹。

答案由最宽的那一部分决定:话音本身就占 3000 赫兹量级,插进来的窄带数据比它更窄,所以整体仍在话音通道的宽度之内。这条规律在操作上很实用——想在话音联络的间隙里传一段数据,只要不超出话音通道的带宽,就不必额外申请更宽的发射。

数据段里还有几个常见落点值得记住:20 米波段上,14.070 兆赫附近是 PSK31 的传统地盘,14.074 兆赫上下是 FT8 的常用频率,14.080 到 14.090 兆赫一带留给 RTTY;40 米波段通常在 7.070 与 7.074 兆赫附近。这些不是规定,而是全世界爱好者自发形成的"车道线"——把软件默认频率对着它们设,一开机就能听到人。

带宽这些数字看着枯燥,实际用处却很多。填设台申请时要回答"你打算用什么方式、占用多宽";遇到干扰纠纷时要说明自己的发射是否在规定范围之内;自制设备时要按必要带宽去选滤波器与晶振。它们是把"我想怎么玩"翻译成管理者与同行都能读懂的语言时,最基础的那几个词。

二、用频谱和耳朵认数据信号

知道了该占多宽,接下来是"怎么看、怎么听"。四道题,两种感官各两道。

【MC1-0796】用 SDR 接收机的频谱显示器观察短波 RTTY 等 2FSK 调制的数据通信信号,我们应当看到两个幅度相等的谱峰。但是实际观察结果是这两个谱峰的高度在随机变化。造成这种现象的原因是: 正确答案:A(电离层的选择性衰落)

用 SDR 接收机的频谱显示器观察短波 RTTY 这类 2FSK 信号,本该看到两个幅度相等的谱峰,实际却看到两个峰的高度在随机变化。原因是电离层的选择性衰落。

这个现象值得记住,因为它决定了你怎么用频谱图。2FSK 的两个音调在频率上相隔几百赫兹,穿过电离层时走的是略有差别的路径,衰落也各不相关,于是两个峰会轮流"长高"。看到这种抖动,别急着怀疑发射机的 ALC 或者自己的 AGC——短波上的信号本来就是这样的。频谱显示器给的是瞬时快照,判断信号质量得看一段时间里的平均值。

用频谱判断发射质量还有几招。信号在瀑布图上摊成一条粗线、两边带着毛刺,多半是话筒增益过大导致 ALC 顶格;出现对称的成对谱线,可能是互调产物;载波频率缓慢漂移,说明设备或电源不够稳。这些现象在模拟机上要靠听,在频谱上一眼就能看出来——这也是 SDR 普及之后,通联质量整体提升的一个原因。

【MC1-0899】在 HF 业余频段的数据通信段中,我们有时会在 SSB 方式下听到一种包含两个音调的信号,两个音调还以一定的速率交替变化。使用这种信号的通信方式可能是: 正确答案:A(RTTY)

在 HF 数据段用 SSB 方式听到一种包含两个音调、并且两个音调以一定速率交替变化的信号,可能是 RTTY。

把这两个音调想象成 0 和 1,这道题就没得猜了:交替的速率就是波特率。听惯了之后,那串"嘟——嘀——"的机械音一出来就能认出来,中间还会夹杂换行、字母切换之类的短促变化。

【MC2-0900】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: 正确答案:AB(BPSK31;QPSK31)

如果听到的是音调不变、却似乎在不断颤动的信号,则可能是 BPSK31 或 QPSK31。

这个"颤动"正是相位键控的声音特征:音调几乎不动,信息藏在相位里,所以听起来像一个持续的音在微微摇晃。它占用的带宽只有几十赫兹,在瀑布图上是一条极细的线,很多人第一次看到都会怀疑"这点东西居然能通联"。

【MC1-0901】在 HF 业余频段中,我们有时会在 SSB 方式下听到一种音调周期性变化的信号,并可以在每个周期中听到“笃、笃”声或“咯、咯”声。不同业余电台所发的这种信号,音调的变化周期可能不同,从每秒数次至一两秒一次都有。使用这种信号的通信方式可能是: 正确答案:A(SSTV 或 FAX)

还有一种:音调周期性变化,每个周期里还能听到"笃、笃"或"咯、咯"的声音,不同电台的周期从每秒数次到一两秒一次不等——这是 SSTV 或 FAX 这类图像模式。

图像信号是逐行扫描的,每一行的起止都会在音频里留下一个短促的脉冲,"笃笃"声就是行同步。慢扫描电视一张图要传一两分钟,传真也差不多,所以画面更新慢,听感上是一段有节奏的哨音配着规律的敲击。这三种声音放进同一副耳机里听几晚,多数人就能建立直觉——这比记参数表管用。

顺带记一句频谱上的常识:同一段频率里,占得越窄的信号越容易被强信号盖住,这也是窄带数据模式普遍需要更好的接收机动态范围的原因。

它们在频段里的位置也各有习惯:RTTY 常在数据段的低端,PSK31 集中在 14.070 附近,SSTV 则守在 14.230 兆赫这类"图像频率"上。想验证自己的判断,调到这几个频率去听一次,比翻资料快得多。

用瀑布图找信号也有手法。鼠标点在瀑布图的某个位置,软件就把接收频率搬过去——比反复转旋钮快得多;配合"零拍",用 CW 模式听数据信号时把音调调到期望的几百赫兹,再切到对应的解码模式,命中率会明显提高。窄带数据信号在瀑布图上只有一条线,耐心把它调到解码窗口的中央,是新手最该练的基本功。

这几种模式各管一段需求,选起来并不纠结。想练听感、感受老式电传机的节奏,用 RTTY;想在极窄的带宽里做稳定的键盘对话,用 PSK31;想传一张慢扫描的画面,用 SSTV;想在信号弱到听不见的时候依然完成联络,交给 FT8 与 FT4。它们占用同一段频谱的不同角落,彼此并不冲突,这也是频率规划要给数据段分出那么多小块的原因。

顺带说一句"看得懂但别乱碰"的边界。数据段里除了业余业务自己的信号,有时还会混进相邻频段的商业数据、气象传真一类的业务——认出它们属于什么,是技术素养;但与业余业务无关的信号,既不该去解,也不该往外传播。这一条在前面讲法规的篇章里已经写得很清楚,落到数据段上同样适用。

数据通联也有自己的礼仪。窄带数据信号往往很弱、占得很窄,一旦有人用大功率在附近发射话音,整片解码窗口都会被压掉;反过来,数据信号在瀑布图上只是一个点,话音操作者不容易察觉自己压到了别人。行内的做法很朴素:数据段里少用不必要的功率,话音尽量避开公认的数据频率,遇到别人正在解码就等他一段。频谱上的秩序,靠的就是这种互相体谅。

三、SDR 是什么

从"听信号"转到"信号是怎么被处理的"。这一组题讲的是软件无线电的基本盘。

【MC3-0887】现代收发信机大多基于 DSP 技术设计并制造。因主要功能由软件实现,便获得软件无线电(SDR)设备的称谓。相比模拟收发信机,SDR 设备的优势是: 正确答案:ABC(噪声更低,几乎仅包含数字系统的量化噪声;精度更高,具有更低的信号失真和更好的滤波性能;很少因元器件老化而出现参数漂移等软故障)

现代收发信机大多基于 DSP 技术设计制造,主要功能由软件实现,因而得到软件无线电(SDR)的称谓。相比模拟收发信机,SDR 的优势是:噪声更低,几乎只包含数字系统的量化噪声;精度更高,失真更低、滤波性能更好;很少因元器件老化而出现参数漂移这类软故障。

三条之中,第三条对用过老设备的人最有感触。模拟机用久了,中频滤波器中心频率会偏、本振会飘、电容会老化;信号一旦被数字化,滤波特性与解调方式全由代码决定,不会因为某个元件参数漂移而"变声"。选项里"处理信号的时间延迟更短"是错的——数字化、运算、重建都要花时间,SDR 的延迟通常比模拟机更长,这也是某些对实时性敏感的应用仍然偏爱模拟方案的原因。

"SDR 噪声更低"这句话有个前提:前端的模拟部分要干净。理想的数字化只带来量化噪声,位数越多、噪声底越低、动态范围越大;可一旦前级放大器自激、电源串入干扰,或者前端过载,后面的算法再强也救不回来。上手时最有效的两个动作是:把射频增益调到刚好不触发过载指示的位置,必要时打开衰减器——过载造成的杂散,比灵敏度掉几个分贝难处理得多。

【MC3-0888】SDR 收发信机大多提供波段频谱显示器,其基本用途是: 正确答案:ABC(观察波段内的信号活动,以快速切换频率与之通联;观察信号的强度、发射质量和频率组成,以向对方提供更精确的信号描述;观察信号的衰落情况,以快速了解当前工作波段的传播情况)

这类机器大多带一块波段频谱显示器,它的基本用途是:观察波段内的信号活动、快速切换频率去通联;观察信号强度、发射质量与频率组成,向对方提供更准确的信号描述;观察信号的衰落情况,快速了解当前波段的传播。

这块屏幕改变的是操作方式。用模拟机找台靠"转旋钮、听声音、记住大概位置";有了瀑布图,整段频段的信号一眼铺开,谁在发射、是话音还是数据、是强是弱,全都摆在面前。传播一开,屏幕上突然冒出一片;传播一断,整段干净得像关了机。判断"今天这个波段开不开",看屏幕比反复呼叫快得多。

第四个选项"观察音色并给对方提均衡器建议"是编出来的。频谱显示器看到的是频率与幅度,不是音色的主观评价。

【MC1-0889】有些 SDR 收发信机可以提供 CW、RTTY 或 FT8 等信号的编解码功能。这是因为: 正确答案:A(利用设备内部的计算机或与设备相连的外部 PC 机,用软件实现了相应功能)

有些 SDR 收发信机可以提供 CW、RTTY、FT8 等信号的编解码功能,原因是:利用设备内部的计算机或与设备相连的外部 PC,用软件实现了这些功能。

这一条看着简单,实际定义了整个 SDR 时代的分工。老式设备的编解码靠专用硬件电路,想加一种新模式就得换机器;SDR 只要算力够,装个软件就多一种模式。于是"要不要换电台"这个问题,悄悄变成了"电脑要不要升级、软件要不要更新"。

【MC1-0890】相比模拟收发信机,为什么多数 SDR 收发信机可以提供更加灵活的滤波功能? 正确答案:A(数字滤波无需物理元件支持,只要设备的计算能力足够便可现场调节滤波特性)

相比模拟收发信机,SDR 能提供更灵活的滤波,原因是:数字滤波无需物理元件支持,只要算力足够,就可以现场调节滤波特性。

模拟机的滤波靠晶体、陶瓷、机械滤波器,带宽出厂定死;SDR 的滤波是一条可以拖动的曲线,从 3 千赫的话音到几十赫兹的窄带数据随意切换,还能顺手把旁边的强台切掉。噪声大时收窄、想听清音质时放宽,同一台机器在不同场景下有两种用法。真到掏钱的时候,形态也不止一种。最常见的是几十到几百元的接收棒,只能收不能发,接在电脑上就能看频谱,是入门最划算的一步;再往上是内置 SDR 架构的商品电台,收发一体、自带瀑布图;更贵的一类把采样直接放在天线端,动态范围更大,代价是价格与对电脑的要求一起上去。挑设备时值得关注的两个参数是采样带宽与动态范围:前者决定你一次能看到多宽的一段频谱,后者决定在强台旁边还能不能看清弱台。

这也是"入门钱该怎么花"的一个分水岭:一台便宜的 SDR 接收机加一条好天线,能让你先把频段看熟听熟;预算全压在硬件上却从不打开瀑布图,反而学得慢。

SDR 对电脑的要求,也随用法分成几档。只是看频谱、听广播,几年前的轻薄本够用;同时跑解码软件、日志软件和多个频段的监控,就得看 CPU 与 USB 带宽;做直接射频采样、十几兆赫一起处理,才真正需要一台像样的机器。用虚拟声卡把音频在软件之间搬运,再用 CAT 让频率与模式互相跟随,是 SDR 桌面上的常规配置——把这几条理顺,一台机器能干的事比硬件参数表上写得多。

开阔一点的用法还有几种。把采样带宽拉满,同时盯住好几个频段,谁冒出来一眼就能看见;把整场比赛录下来,事后回放、逐条核对,比现场手忙脚乱记日志可靠;把频谱接给解码软件,让它自动发现新的呼号——竞赛里有人用这种方式提高搜索效率,至于规则允许不允许,要看具体组别。这些玩法的共同点是:它们把"听"变成了"看"和"筛",而人只需要在关键处做判断。

四、把 SDR 拆开看:FPGA、I/Q、FFT 与窗函数

会用了之后,自然会问:里面到底在干什么?这六道题是整套题库里最"硬"的一部分,也是业余无线电从"用设备"走向"造设备"的入口。

【MC3-1284】制作 SDR 作品,特别是在制作直接射频采样的数字收发信机时,我们会使用一种叫做FPGA 的现场可编程数字逻辑器件。FPGA 在 SDR 系统中可以用来: 正确答案:ABC(实现宽带数字混频、数字滤波、信道化样本抽取或采样率变换;在器件内创建 CPU,或利用器件的内置 CPU 完整实现 SDR 系统;提供并行运算功能,辅助提升外部计算机系统的信号处理能力)

制作 SDR 作品、特别是直接射频采样的数字收发信机时,会用到 FPGA 这种现场可编程数字逻辑器件。它的用途是:实现宽带数字混频、数字滤波、信道化样本抽取或采样率变换;在器件内创建 CPU,或用内置 CPU 完整实现 SDR 系统;提供并行运算能力,辅助提升外部计算机的信号处理能力。

选项里"充当固态硬盘,帮助保存电台日志和比赛录音"是拿来凑数的。FPGA 的特点是"可以按需要重新定义硬件逻辑",所以它最擅长的正好是那些需要极高实时性和并行度的活:把几十兆赫宽的采样流实时搬移、抽取、滤波。放在 SDR 里,它顶替了过去一整排模拟电路与中频组件。

顺着这条线索还能看清两种前端架构的差别。中频采样是先把射频信号混到某个中频,再数字化,对 ADC 的要求较低,是很多商品电台的做法;直接射频采样是不混频、直接对射频采样,架构更干净、镜像更少,但对 ADC 的速度和动态范围要求高得多。业余爱好者的自制作品近年来从前者转向后者,正是芯片价格降下来之后的结果。两种做法都绕不开一条底线:采样之前必须有抗混叠滤波,否则折叠回来的信号会污染整个频谱。

【MC3-1289】编写 SDR 软件时,爱好者们经常使用一种中心频率为 0Hz 的 I/Q 序列,利用正、负两个频率区域来完整表达信号的基带信息。这种形式的数字信号也叫“复信号”,其优点是: 正确答案:ABC(将序列的样本率降至最低,节省信号处理的资源开销;简化信号的幅度和相位运算,降低软件的复杂性;便于实现复杂数字调制和常见模拟调制)

编写 SDR 软件时常用一种中心频率为 0 赫兹的 I/Q 序列,用正、负两个频率区域完整表达信号的基带信息,也叫"复信号"。它的优点是:把序列的样本率降到最低,节省运算开销;简化幅度与相位的运算,降低软件复杂度;便于实现复杂的数字调制和常见的模拟调制。

理解 I/Q 可以借助一个画面:把一个信号拆成"同相"和"正交"两条互相垂直的分量,幅度和相位就变成两个可以直接加减的数,不用再去解三角函数。代价是要两条通道,收益是几乎所有调制方式都能用同一套框架表达。选项里"获取射频输入或还原射频输出仅需一个 ADC 或 DAC"是错的,正因为有 I 和 Q 两路,通常需要两个转换器。

I/Q 还顺手解决了一个老问题:镜像频率。模拟超外差接收机混频时,会把镜像频率上的信号一并搬进来,必须靠滤波器预先压掉;改成正交解调之后,正负频率可以分别处理,镜像干扰能在数字域里抵消。这也解释了为什么现代 SDR 的前端可以做得那么简单——难的部分都交给算法了。

【MC4-1290】SDR 收发信机的主要功能均由数字信号处理算法实现,包括: 正确答案:ABCD(混频;滤波;调制;解调)

它的主要功能都由数字信号处理算法实现,包括混频、滤波、调制和解调——四个选项全对。

这道题列的其实是模拟电台里那几块电路的"软件翻版":混频器、滤波器、调制器、解调器,一样不少,只是从元件变成了算法。把这张清单记住,再看信号流程图时就能对上号:天线进来的信号先被搬移(混频),再被塑造(滤波),最后被还原(解调)。

【MC3-1295】制作 SDR 发信机时,生成 SSB 信号的算法可以是: 正确答案:ABC(滤波法;移相法;维弗法)

发信那一侧,生成 SSB 信号的算法可以是滤波法、移相法和维弗法。

三种算法对应三条思路。滤波法先用平衡调制器做出双边带,再用滤波器切掉一个边带;移相法用两路相位相差 90 度的信号相消,把不需要的边带抵消掉;维弗法是前两者的折中,用滤波器做粗切、用移相做细消。它们在模拟时代就存在,搬到数字域之后实现方式变了,思路没变。选项里的"限幅法"是调频和中频放大里的手段,与生成单边带无关。

发射侧还有两处细节值得留意。DAC 出来的信号带着量化噪声与镜像分量,必须经过滤波和放大才能上天线;功率控制也要在数字域里做得干净,否则话音一大就过载。很多自制 SDR 发射机在接收上表现不错,一到发射就出杂散,问题多半就在这一段。

【MC4-1296】在 SDR 系统中,快速傅里叶变换(FFT)可以用来: 正确答案:ABCD(分析信号的频率成分;生成 FIR 滤波器系数;实现调制和解调功能;实现快速卷积运算)

在 SDR 系统中,快速傅里叶变换(FFT)可以用来:分析信号的频率成分;生成 FIR 滤波器系数;实现调制和解调功能;实现快速卷积运算——四项全对。

FFT 是"把时间换成频率"的算法。屏幕上那条瀑布图,本质就是每隔一小段时间做一次 FFT 的结果;滤波器的设计、某些调制解调的实现、以及用频域乘法代替时域卷积,也都建立在它之上。可以说,SDR 的"眼睛"就是 FFT。

除了当眼睛,它还是测量工具。屏幕上谱线的分辨率取决于 FFT 点数:点数越多,越能分开靠得很近的两个信号,但每一帧的时间也越长,快变的信号会被抹平。看缓慢漂移的载波用长点数,看 CW 的起落用短点数——这个取舍和选窗函数一样,属于看图的手艺。

【MC2-1297】使用 SDR 收发信机时,我们常在系统设置中看到与频谱显示有关的窗函数选项,例如汉明、升余弦或布莱克曼等。这些主要用来: 正确答案:AB(降低 FFT 分析的谱泄漏,呈现信号功率谱的原本特征;提高 FFT 分析的幅度或频率精度,从而提升观测精度)

系统设置里常能看到窗函数选项,例如汉明、升余弦、布莱克曼,它们主要用来:降低 FFT 分析的谱泄漏,呈现信号功率谱的原本特征;提高 FFT 分析的幅度或频率精度,从而提升观测精度。

这道题解释了一个新手常有的疑惑:同一条信号,换个窗函数,屏幕上的谱线形状会变。原因是我们截取信号时只取了一小段,头尾不连续会在频谱上造成虚假的"裙边",窗函数的作用就是把这段截取的头尾平滑过渡,减少这种假象。它不改变信号本身,只改变我们"看"的方式。选项里"防止结果超出屏幕宽度"和"提升键控信号观测精度"都不着边——前者是显示问题,后者是操作习惯,和窗函数没有直接关系。

五、业余无线电测向:ARDF

第五节离开屏幕,回到野外——那里有它自己的行话。

【MC1-0378】“业余无线电测向”的缩语是: 正确答案:A(ARDF)

"业余无线电测向"的缩语是 ARDF,全称 Amateur Radio Direction Finding。干扰项里的 ATU 是天调,ANT 是天线,都是另一码事。这个四字母缩写在比赛报名、器材说明和协会通知里出现得很频繁,认不出来会错过不少信息。

【MC1-0891】下列哪种活动适合业余无线电爱好者组织比赛或用来定位 QRM? 正确答案:A(业余无线电测向)

适合业余无线电爱好者组织比赛、或者用来定位干扰源(QRM)的活动是业余无线电测向。

"测向"这个名字直白:用带方向性的天线判断信号从哪个方位来,再通过移动、比对、逼近找到发射源。用来比赛时,藏在野外的发射机被叫做"狐狸",选手拿着接收机徒步去找;用来干活时,它可以帮你找出那只让整个中继台噪声大起的干扰源。

【MC1-0892】下列哪些物品与接收机的组合可用于 ARDF 活动? 正确答案:A(定向天线)

与接收机组合后可用于 ARDF 活动的物品是定向天线。

判断方向靠天线的方向图,所以在接收机之外,真正决定成败的器材就是定向天线——八木、HB9CV、环形天线加鞭状天线的组合,都属于这一族。选项里的射频电桥、噪声电桥、驻波电桥都是测量工具,和"找方向"没有直接关系。

【MC1-0893】业余无线电测向活动所用的隐蔽台属于下列范畴的设备: 正确答案:A(属于业余无线电台设备,设置使用须向无线电管理机构提出申请并得到批准)

测向活动所用的隐蔽台属于业余无线电台设备,设置使用须向无线电管理机构提出申请并得到批准。

这一条常被忽略,却把"游戏"和"法规"扣在了一起。隐蔽台是货真价实的发射机,要占频率、要发射信号,自然落在业余无线电台的管理范围内;组织比赛要事先报批,不是"藏在公园里就没人管"。另外三个选项分别用"免执照""体育部门默认""游戏器材"来给它摘帽子,全都站不住。

【MC1-0894】国际业余无线电联盟(IARU)业余无线电测向锦标赛规则要求 144MHz 测向发射机采用调幅度为 70%-80%的 A2A 调制方式发射 8-15WPM 的音频摩尔斯电码发射电台标识。该类发射占用带宽不得大于下列数值: 正确答案:A(6kHz)

IARU 业余无线电测向锦标赛规则要求 144MHz 测向发射机采用调幅度 70% 到 80% 的 A2A 调制方式,发射 8 到 15 WPM 的音频摩尔斯电码作为电台标识,这类发射的占用带宽不得大于 6 千赫。

几个数字都值得留意。A2A 是调幅电报的发射类别代号;70% 到 80% 的调幅度是为了让信号既容易被测向机听清、又不失真;8 到 15 WPM 意味着慢速可辨;6 千赫的带宽上限保证了比赛不会波及太宽的一段频谱。这些参数写进了规则,选手的设备与裁判的器材都得照着来。对参赛者来说,这些数字还有一层用处:它决定了自制的测向发射机能不能上场。调幅度、速率、带宽任何一项出界,裁判都可以判违规——这项运动的第一条纪律不是跑得快,而是信号发得合规。

【MC1-0895】80 米波段业余无线电测向机的接收天线多为环形天线与鞭状天线的组合,以通过分别接收信号的磁场和电场分量获得具有单向性的心形方向图。但是,随着测向机逐渐接近发信电台,在远处调好的方向性会变差。这迫使我们重调鞭状天线的长度。这是因为: 正确答案:A(在远场区,波阻抗几乎是恒定的。而至近场,波阻抗的变化就会越来越大)

80 米波段测向机的接收天线多是环形天线与鞭状天线的组合,靠分别接收磁场与电场分量获得单向的心形方向图;但接近发射台时远处调好的方向性会变差,需要重调鞭状天线长度。原因是:远场区的波阻抗几乎是恒定的,进入近场之后波阻抗的变化越来越大。

这道题把天线与传播的知识接了起来。远离发射源时,电场分量与磁场分量的比例稳定,两路信号的幅度关系也稳定,合成的方向图可靠;一旦走近,比例开始剧烈变化,原来那套抵消关系失灵,方向性随之变差。有经验的选手做法很简单:靠近目标就重调鞭状天线长度,把两路信号的平衡重新找回来。

【MC2-0897】有时,两米波段 ARDF 接收机会选配仅有驱动和反射两个单元的八木天线。这是因为: 正确答案:AB(二单元天线仍有一定的单向性并更为轻便。对熟练的测向选手来说,其仍不失实用性;在接近发信电台的近场区,选手通常利用天线的零点辅助定位。此时单元数并不关键)

两米波段 ARDF 接收机有时只配驱动加反射两个单元的八木天线,原因是:二单元天线仍有一定单向性,而且更轻便,对熟练选手仍不失实用性;在接近发射台的近场区,选手通常利用天线的零点辅助定位,此时单元数并不关键。

这两条都是实战经验。距离远时需要增益;离得只有几十米时,需要的是"哪一边没有信号"——八木天线背后和侧面的零点反而比主瓣更有用。多单元天线方向性更尖锐,但在近场区容易因为反射和人体影响而失真,还更重、更容易勾到树丛。比赛里跑得快、判断准,比天线的绝对增益重要得多。

正规的 ARDF 比赛通常分 80 米和 2 米两个波段组别,场地设在几平方公里的林地或丘陵里,参赛者只带测向机、地图和指北针,凭信号的方向与强弱决定路线。找台像一场体力与判断的接力:先用远距离的方向性粗定方位,接近后靠信号强度的变化和天线零点精调,收尾的几十米则靠"零信号区"定位。它对业余无线电的意义不只是好玩——真正的干扰源排查,用的就是同一套手法。

真去查一个干扰源,流程比比赛枯燥也更讲方法:先在自己家里确认是不是自家设备产生的(拔掉可疑电器的电源,看干扰是否消失),再到室外用定向天线在不同位置取几个方位,把方位线在地图上交叉,交点附近就是大致区域,再走近用衰减器和零点定位,直到确认到具体那一户。全程要做记录,必要时报给无线电管理机构。测向这项"运动"背后,站的是一位耐心的排查者。

把它放回整套题库里看,测向其实是"接收机 + 天线 + 传播"三块知识的实战出口:你得懂接收机的灵敏度与过载,懂天线的方向图与零点,还得懂近场与远场里波阻抗的变化。也正因为如此,ARDF 常被当作检验基本功的项目——设备可以买,判断力买不到。

在业余无线电的各种玩法里,测向是少有的一项"体力活"。测向在国内外都是有年头的项目:早年的"猎狐"活动靠一台手台加一副自制八木,如今器材专业了,玩法没变——找的还是一个藏起来的发射机。对业余无线电社群来说,它既是比赛,也是最容易被公众理解的一种活动:外行看你在树林里举着天线跑,也能明白你在"找信号"。很多地方的协会正是靠这项活动招新。

【MC2-0898】有时,业余无线电爱好者会使用 HB9CV 天线来自制两米波段 ARDF 接收机。关于 HB9CV天线,以下说法正确的是: 正确答案:AB(该天线是一种双驱动单元八木天线,引向器与反射器通过移相跳线以 225°分相馈电;HB9CV 天线带宽较宽,水平和垂直方向上的单向特性理想,并且便于选手移动携带)

HB9CV 天线的正确说法是:它是一种双驱动单元八木天线,引向器与反射器通过移相跳线以 225 度分相馈电;带宽较宽,水平和垂直方向上的单向特性理想,并且便于选手移动携带。

它的巧妙之处在于用两根驱动单元加一段移相跳线,替代传统的反射器加引向器组合,结构更紧凑。选项里"需要电容耦合抵消移相跳线的感抗,导致驻波居高不下"和"无法用于通联"都是错的——HB9CV 既能测向,也能通联,很多爱好者把它当作便携 VHF 的首选天线。

结语

这一篇从"占多宽"开始,经过"怎么听、怎么看",走到"软件在里面干什么",再落到野外的一次追踪。四段之间有同一条线:无线电里的每一件事,最后都能落到频率、带宽、时间这三个量上。RTTY 的两个音调是频率,SSTV 的"笃笃"声是时间,必要带宽是两者的结论;SDR 里的 I/Q 与 FFT,处理的还是同样的三个量。

这也是这套系列一直想说明的事:题库里的题目看着零散,其实每道题都挂在同一张网上。

二十七、二十八、二十九三篇连起来,走的是一条"从纸上到台上"的路:先把电学量和单位说准,再让这些量在不同的波形与时间里动起来,然后看它们如何在频谱上变成一条条看得见、听得出的信号。往后无论玩天线、玩竞赛还是玩自制设备,用的都是这三篇里建立起来的那套语言。把这几节的技术线索并起来看,你会发现它们共享同一套基础:频谱上的位置由频率决定,信号的形态由调制方式决定,而设备能不能把信号解出来,取决于它有多少算力、用多宽的带宽去处理。前面第27、28 两篇讲的那些量,到这里全部变成了屏幕上看得见、耳朵听得出的东西。

今天这一篇里,前两节属于操作与观测,第三节属于设备原理,第四节属于动手造设备,第五节属于走出去玩——四种不同的难度梯度,入口都在同一批基础概念上。

给正在备考的人提一句:这一批题里最容易失分的,往往是那些把发射、接收、法规、操作揉在一起的综合题。做题顺序上不妨先从必要带宽与发射类别入手,把"这个信号占多宽、属于哪一类"的判断建立起来,再看 SDR 与测向的细节,思路会顺得多。瀑布图上的形状靠练,考场上靠的是概念清楚。把这三篇里的单位、公式、带宽、模式逐个默写一遍,再回来做这批题,正确率会立刻不一样。

下一篇换个方向,回到天线与传播:定向天线的指向怎么定、自由空间里距离翻几倍信号掉多少、发射功率每降一半对方那边的报告差多少,以及那些被称为"稀有电台"的 DXCC 实体究竟稀有在哪里。

文中的每个题号都是一个链接,点开就是这个网站为该题写的逐题解析:题干、选项、正确答案和详细分析。全部 1282 道 C 类题库解析可以在这份目录里按题号或关键词检索:C 类业余无线电题库解析目录。这一批题的特点是"硬件味重",光看文字容易发虚——把软件界面打开、把瀑布图放大,对着这些参数看一眼,印象会比读十遍都深。这些参数背后,正是前面两篇反复讲过的频率、带宽、时间与功率。

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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第二十六篇:红线与例外——业余电台不能做的事,和必须做的事
《跟着题库认识业余无线电》系列文章第二十六篇:红线与例外——业余电台不能做的事,和必须做的事

业余电台的边界:转发广播、替人传话违法,谋商业利益禁止,未经批准播发通播信号违法,通联必须用明语;无意收到的非业余信息不得传播。应急是唯一的例外——只在突发重大灾害等紧急情况下可与业余外电台通信,危及安全时可先开机、48 小时内补报。