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业余无线电的短波世界 国际电信联盟（itu）在《无线电规则》中把3-30mhz频段称为高频（hf）频段，或者叫做短波波段。短波无线电是业余无线电爱好者最喜爱的广阔天地之一。无线电发明后，专家们认为只有较低频率的无线电波才能依靠地波传播方式传到较远的地方，因此整个短波段就被扔给了业余无线电爱好者。自从1923年业余无线电爱好者发现短波信号可以跨越很远距离以后，短波成为各种业务远距离无线电通信的主要频段，业余爱好者被挤到很窄的业余频段。1937年itu会议把 1.9mhz、3.5mhz、7mhz、14mhz、21mhz、28mhz的一部分频率分配给无线电业余业务，分别俗称160、80、40、20、15和10米波段，初步形成了目前的短波业余频段格局。为了使业余电台能更好地在日夜交替时维持中远距离的不间断联络以发挥救灾应急通信的作用，1979年itu世界无线电行政大会warc’79又把10mhz、18mhz、24mhz的一部分频率分配给业余业务，俗称30、16、13米波段。其中160米按照itu术语虽然应该称为中频（mf）频段或者中波波段，但是业余无线电界经常沿用历史把中波广播段以上的频率也当作短波的习惯。这样，业余无线电业务在整个短波段拥有总带宽为3.45mhz左右的9个频段。 自从1950年代起，数字通信就在业余无线电中得到广泛使用，并在技术高手的努力下不断推出新的方式，以改善通信可靠性、挖掘频率利用效率、提高通信速度。起初业余电台需要配上专用的数字通信控制器和调制解调器才能进行数字传输，但随着个人计算机的普及以及功能的扩大，现在rtty、psk31等很多方式只要求把业余电台连接到个人电脑的声卡和串行接口，再配上相应的软件就可以了。一般短波信道最多只能占用3khz带宽，有些只占用几百赫兹，加上短波信道的不稳定性，不可能象互联网那样高速传输大量数据。但是利用极少量的资源克服各种噪声而直接与远在天边的朋友用键盘笔谈确实也是一种刺激的挑战。 业余短波数字通信中有些是基于点对点方式的，也有采用基于网络方式的，例如packet。国外有一些爱好者开设了一些packet节点以及由hf转vhf的网关，利用ax.25分组交换协议实现不同国家的hf和vhf业余电台之间的键盘对话和文件交换。这些网络在突发重大灾害时将可以成为其他常规通信系统的补充。 — 图象通信 — 利用短波狭窄的单边带信道传输图象，被爱好者称作慢扫描电视（sstv，slow scan tv），是业余无线电爱好者长期研究的贡献之一，其中一些技术早就被其他部门移植使用于静止图象传输。 由于现在的个人电脑具有强大的图形处理功能，因此不再需要配置专用的视频接口设备。单边带电台只要配上普通个人电脑和相应的sstv软件就可以收发图象了。有些sstv软件还带有接收气象卫星云图的功能。sstv也有若干种不同的图象调制方式，以适应不同的要求。由于带宽的限制，sstv方式传送的图象分辨率和速度都有一定限制，每幅图象的传输速度在十秒的数量级。传统的模拟sstv接收的图象质量也容易受到干扰的影响。最近出现的数字sstv软件采用新的传输协议，图象质量不再受干扰影响。 短波业余无线电信号的转播 虽然3mhz以下的短波低端可以靠地波进行近距离通信，但由于低波段需要尺寸很大的天线才能取得较好的发射效率，而且环境噪声也大，现在近距离通信已经让位于vhf/uhf。所以短波业余无线电主要应用于远距离通信。 短波业余无线电通信的远、近距离区分并没有统一界线。一种办法是根据电波的传播来分，把依靠电离层反射天波的通信叫做远距离通信。国外还有一种办法是根据联络对象的行政所属划分，以美国业余无线电协会制定的dxcc呼号表为基础，把位于同一个dxcc实体的业余电台之间的联络叫做本地（local）联络，不同dxcc业余电台之间的联络叫做远程（dx）联络。技术性讨论经常使用前一种划分办法，而竞赛、奖状等领域的讨论经常使用后一种划分办法。 短波远距离通信依赖于电离层对电波的反射，而电离层各层的是否存在、离子浓度和高度分布等状态依赖于时间、季节、太阳活动情况等因素。当两点之间能够在某一频段上依靠电离层的一次反射或者电离层与大地之间的多次反射建立电波通道时，我们叫这个频率的传播“开通”了。如果选择的频率不合适，两点之间传播不开通，那么无论怎样增加发射功率，都难以进行通信。所以当有目标地进行远距离通信时，最好要利用电波传播预测信息来选择连通概率最佳的时间和频率。 国内外有很多从事短波电波传播预报的单位和个人，传播预报建立在太阳黑子和地磁观察数据，以及以往的经验规律上，它和天气预报一样，分长、中、短期预报。互联网上有很多网站提供各种预报数据和程序。例如网页http://www./hf_systems/7/1/3 提供了任意两点之间的准实时预报，键入两点的经纬度，即可得到当时联络的最高可用频率。又如网页http://www./www/realtime.php提供了世界各地的准实时3000km最高可用频率，并介绍如何使用这些数据计算地球任意两点间单跳和多跳传播的最佳频率，同时还提供太阳活动的数据，供脱机运行预测软件使用。 但是和天气预报一样，目前短波传播预报还不能做到十分精确。一些传播中的不规则现象给业余无线电爱好者提供了很多意外收获的机会。 灰线 另一条关于传播的常用知识是利用“灰线”。进行很远距离的通信时，电波需要在地球和电离层之间反射多次，由于地球各处受太阳照射不同，有些预期的反射点可能会处于黑夜而使某段路径无法开通。如果我们选择适当的联络时间，使通信两端都处于白昼和黑夜交界的区域即所谓“灰线”区，则就比较容易沿着灰线建立一条传播通道。“灰线”理论对于较低频率的短波全球联络很有帮助。关于“灰线”的准实时信息可以从http://dx./propagation/greyline.html 等相关网站获取。 long path 当然还有很多知识对远距离联络有帮助，例如当两点之间最短路径上的反射点正好处于不能开通的黑夜时，可以设法利用联结两点的地球大圆的较远那部分建立所谓长路径（long path）信道。 有时地球两点之间短路径和长路径传播同时开通，对方的信号通过明显的不同延时到达接收点，偶然还有可能发生绕地球一周甚至两周还未完全衰减的现象，听起来好像带有回声。 衰落 短波业余通信经常遇到的一个问题是接收到的对方信号强度周期性地跌落，成为衰落（fading）。衰落周期常在几百毫秒到几秒。 短波衰落主要是由于电离层传播的不稳定引起的。电离层电离浓度本身的变动会引起衰落。但更主要的是电离层并不是象镜面一样光滑的反射面，它可能是不均匀的，与地面之间还可能有倾斜角。因此从发射点发出的电波可能会经过一条以上的路径反射到接收点，不同路径的长度不同，所以这些电波在接收天线上合成的信号可能互相相位叠加，也可能抵消。当电离层的高度等参数发生变化而使不同路径的长度发生相对变化时，从各条路径来的信号的相位关系就可能发生周期性的变化，造成衰落。 当信号比较强时，衰落的影响可以在接收机中用自动增益控制来抵消。但当信号比较弱时，衰落对通信的影响就很难在单接收天线系统中加以避免。 如果对无线电设备的技术性能不是很了解，初入短波段时还是选择专门为业余无线电设计的收发信机为好。有些专门设计为其他业务用的收发信机，虽然电气性能指标非常好，但是某些功能不一定适合业余业务。例如短波业余电台信号可能出现在业余频段的任何频率上，而有些其他专业设备的频率调谐步距是1khz，调谐就很不方便。又如业余电台经常需要随调谐随工作，而有的其他专业电台则需要把工作频率预置到存贮单元内才能正常工作，对于业余通信简直就难以实用。还有，业余收发信机一般都有接收增量微调（rit，receiving incremental tuning），每个电台可以使用rit来使自己的接收机适应对方的频率。而有些其他专业电台没有rit功能，这样当一个电台为了更好地听清对方而调谐自己的收发信机主频率旋钮时，同时也改变了自己的发信频率，造成通信各方的混乱，这在两个电台以上的网络通信中尤其成为一个困扰的问题。短波业余电台的装备 短波业余电台主要的装备是收发信机和天线。业余短波无线电台的装备有很大的选择余地。 从绝大多数业余无线电爱好者的经验讲来，以使用开始、逐渐升级是比较合理的途径。有条件一开始就购买昂贵的高档收发信机固然不错，然而没有相当时间的实践，高档设备的很多功能就没有实际的意义，等到使用技巧提高到一定水平，原有的高档设备已经成为市场上的淘汰品种。 业余收发信机 什么品牌的收发信机最好？这是很难找到绝对答案的问题。 作为一般的短波新手，应该说近十年来全球业余通信机名厂生产的业余收发信机都是可以使用的。这些收发信机的最大发信功率在100w量级，只要不是在竞赛或者pile up中竞争，这个功率足够一般联络使用。这些设备的发信部分一般都能满足我国对频率容限和杂散辐射的标准。至于接收部分，现代短波收信机的灵敏度相差并不很多，这是因为环境电磁噪声限制了空间中信号的信噪比，即使电路技术可以实现更高的灵敏度，实际设备也不会为接收无用的噪声背景而花费无效成本。不同质量接收机的选择性，尤其是互调指标会有所差别。但是，只要不是使用地点附近存在特别强的干扰信号，一般条件下使用者是难以发现差别的。 但是对于准备将来参加短波通信竞赛或者积累申请国际奖状的爱好者来说，不妨购买配置有较好的中频滤波器的收发信机，而为在竞赛中信号拥挤重叠，依靠人工控制的可变中频通频带、可变中频偏移、窄频带阻（notch）功能将有助于排除干扰。一些设备配有dsp功能，用数字方法滤除背景白噪声和其他一些干扰，也可以实现类似的功效。 对于竞赛或奖状爱好者说来，收发信机的人机界面也是比较重要的。一些为便携或车载设计的设备，体积小巧、面板简洁，很多功能控制通过少量部件依靠层次型的显示菜单提示操作。如果在竞赛通信过程中要针对具体干扰情况迅速和反复改变滤波器等设置，这种机器就显得远不如每一种功能由单独的控制部件来得方便。而对于希望经常携带电台到野外操作的爱好者来说，体积小巧则是首选考虑了。 对数据通信和sstv感兴趣的爱好者，最好选择明确说明可以连续以额定功率发射的设备。以cw或ssb方式为主要设计目标的电台，由于cw和ssb信号的性质，实际上发射末级有相当多的时间比例不会满载发射，元器件有一定的散热时间空隙，额定功率可能是考虑了这种情况的。如果用rtty、psk31、sstv等方式工作，发射末级要连续以恒定幅度工作的，元器件容易过热。对于没有特别说明的机种，为了设备安全器件，在于这些方式时最好要把发射功率适当调小25％－30％。 对于经常换用不同天线、或者天线环境经常变化的业余电台，因为天线不一定总是处于最佳的状态，最好选择内附自动天线调谐单元（atu，antenna tuning unit）的收发信机比较适当。即使固定使用，带有自动天调的电台也是很方便的。因为一副通常的驻波天线只有一个（或几个）最佳工作频率。而短波业余频段覆盖的相对带宽比较宽，例如20米波段达到2.5%，10米波段达到6％，在低端调整好的天线在同一频段的高端往往就失配了，自动天调可以方便地补偿这种失配。 天线 无线电信号要靠天线发射和接收，再好的收发信机没有高效的天线也还是聋子和哑巴。 对于不同联络距离、季节、时间，每个短波业余频段都有自己的适用范围，除了7mhz频段的天线有可能用于21mhz频段外，一个天线单元也只能适用于一个频段。因此架设天线要根据自己可能使用的频段来具体设计。 天线的主要技术指标有中心频率、工作带宽、极化方向、效率、增益、方向图和驻波比等。天线效率有时反映在增益中，不再单独列出。 天线的设计是比较麻烦的工作，对于初学者来讲比较容易成功的办法是，要么架设比较简单的偶极天线或者倒v天线，要么购买、安装成品天线，包括八木天线、垂直地网天线（gp），或者不要求地网地垂直1/2波长天线。 短波的波长比较长，尤其是短波频段的低端，需要物理尺寸很大的天线才能得到理想的效率，这对于居住在城市的业余无线电爱好者讲来是难题。因此经常需要在环境条件、价格、性能之间折衷。为了克服条件对空间的限制，业余无线电爱好者书刊和业余无线电器材商界出现过各式各样的短波天线设计，可以因地制宜地参考选用。需要记住的一个原则是，天线的每一个振子短于1/4波长时，它的效率总是不及理想长度天线。所以条件允许时，尽量少使用看起来很小巧的缩短型天线。长度及结构（如加感元器件位置）相似的天线，不论宣传声称性能如何高超，其效率应该没有原则差别。 总之，业余无线电的短波通信不依赖于他人服务而直接将自己和远在天涯海角的对方联在一起，是使自己的信号带着自己畅游世界的活动，可以带来无穷乐趣。但是玩转短波业余电台 不仅仅是对着话筒聊天，准备电台、架起天线、考到操作证、领到电台执照、开始联络，只是刚刚挤进短波业余无线电天地的门缝。要能使自己的业余电台成为联络世界的中心，要想得心应手地打遍全球，还需要很多学习、很多实践。在这个过程中，业余无线电爱好者不仅能接触到很多在其他业务中分别由管理者、工程师、技师、操作员掌握的非常专业的知识而逐渐成为一个全面的无线电行家，而且也会通过短波业余电台这个窗口从全世界不同地区、不同年龄和经历、不同职业和政治文化背景、不同性格和风格的业余无线电爱好者更全面、直接地了解世界、了解人类，成为更加成熟的世界公民和民间外交官。 |
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