21世纪的业余无线电 电子技术, 互联网, 无线电, 工程师, 爱好者

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今天许多经验丰富的工程师都是从业余爱好者或业余无线电开始进入电子行业的(关于 “业余无线电”术语的起源有许多说法，但说法不一)。然而，多年来随着时间的推移，这些工程师的工作、家庭和社交要求逐渐占了上风，许多业余无线电爱好者失去了兴趣，他们的执照也相继失效。与此同时，随着个人通信和家庭中互联网连接的蓬勃发展，许多年轻工程师也永远不需要将业务无线电作为研究电子技术的一种方式。他们已经错过了这种极具魅力的业余爱好带来的机会。 准确地讲，第一批无线通信达人都是业余无线电爱好者。Guglielmo Marconi通常被公认为是无线电的发明者，他曾经在一次著名演讲中表示他自己就是一名业务无线电爱好者。在早期的无线电时代，商用、政府和业务电台共享相同的频谱，发送由开/关键控调制的宽带脉冲传输信号，并使用莫尔斯电码传送消息。这样的使用方式导致服务间存在很大的干扰，这种情况一直持续到政府介入并给不同服务分配指定频带才有所改善。 政府和商用电台被赋于想像中更加有用、不到1500kHz的中长波频谱，而业务无线电台被限于不到200米波长、频率超过1500kHz的频谱范围。当时的专家们认为这些频段无法用于长距离通信。 业务无线电爱好者很快发现，实际上在这些频率点长距离通信更加容易实现。随后出台了新的分配方案，政府和商用电台得到了一些“好的”频谱。然而，还是有不少频段保留给了业余爱好者。在20世纪60年代晚期，业余无线电爱好者被要求使用超过30GHz明显没有用的频率。但随着技术的发展，其它服务发现这些频率也有用。业务无线电爱好者现在则喜欢上了300GHz以上的频率专享使用权。 在美国，联邦法规第47篇第97部分掌控着业余无线电服务(参考文献1)。它按以下原则描述了业余无线电服务的基本目的：认识和增强业余无线电服务对公众来说作为一种自愿、非商业通信服务的价值，特别是提供紧急通信服务；继续并扩展业余无线爱好者业已被证明的能力，为无线电艺术的发展作出贡献；在符合规则条件下鼓励和改善业余无线电服务，提升通信和技术阶段中的技巧；扩展训练有素的操作人员、技术人员和电子专家的业余无线电服务范围；继续并发展业余无线电爱好者的独特能力，增强国际亲和力。 执照 联邦法规第97部分要求业务无线电台获得执照才能发射信号。获得业务无线电执照的过程可能长达数年。很多年前，申请者必须通过严格的技术考核，包括凭记忆画出原理图。后来这种考试发生了很大的变化。所有问题现在都是多选题，涵盖技术、操作和法规主题，而且所有问题和答案——包括正确和错误的——都被公之于众。另外，许多国家的政府——特别是美国——已经将测试工作进行了高效的外包。 在美国，现在是由志愿主考官管理考试。志愿主考协调官将考试安排在方便的地方和时间(图1)。在申请者顺利完成考试后，协调官会将需要的数据转发给联邦通信委员会，再由后者颁发带呼号的执照，这些呼号使用前缀和后缀识别每位执照持有人及他或她的执照所在地。在美国，现在有3类执照，每类执照有不同的权利组合，包括允许频段、模式和功率电平。通过更加高级的考试可以使执照持有人获得更多的权利。
图1：一群资深业务无线电爱好者在一次执照考查课上相聚。

不管是哪个类别的执照，美国业余无线电执照申请过程都不再要求具备莫尔斯电码知识。以前这个要求对许多有志于业务无线电的技术型专家来说是一个很大的障碍，因为他们不能或不愿征服莫尔斯电码。具有讽刺意味的是，给连续波(CW)操作保留的部分频段比以往任何时候都更拥挤，而新的执照持有人发现，窄带模式对弱信号工作来说比更宽的宽带模式更加有效，例如单边带(SSB)话音。 许多业余无线电爱好者使用话音模式进行联系，主要是HF频段的单边带模式和VHF与UHF的调频模式。连接HF单边带或VHF调频收发机且安装有声卡的电脑的信号处理能力推动了新模式的出现。即使配置一般的电脑都有足够的速度产生和译码用于传统无线电电报通信的FSK信号。 实验人员制定了调制方案和相关协议，再加上前向纠错机制，即使在低功率和小天线情况下也能支持直接的键盘到键盘交流。使用的各种FSK和PSK信号在传输到扬声器时会发现异常的嗡嗡声和尖叫声，而计算机可以轻松解调这些信号并将它们转换为可读的文本。一些聪明的业余无线电爱好者甚至可以使用电脑的信号处理能力模拟出二战时期机械的文本至无线电系统(如Hellschreiber)产生的信号。 一些业余爱好者还实现了全运动视频信号的传输——通常在VHF或UHF频段，因为在这些频段上有足够的带宽使用。也有爱好者在HF频段使用话音带宽信号和电脑传输静止的照片。数据网络也通过使用各种系统得到了发展，包括TCP/IP。【分页导航】
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21世纪设备 获得执照的业余无线电爱好者可以在LF、MF、HF、VHF、UHF和微波频段传输信号。如果有一副好的天线，业余爱好者的设备可以在许多频段上实现全球通信。 大多数业余无线电爱好者从商店购买他们需要的设备。多年前，最有名的品牌主要是一些美国公司，比如EF Johnson和Heathkit，现在是defunct Collins、Hallicrafters和Hammarlund。 今天，最流行的品牌主要是些日本公司，包括Icom、Kenwood、Yaesu和Alinco(图2)。一些美国制造商，如Elecraft和FlexRadio，已经进入市场十多年了(图3)，第一批中国制造的收发机正开始出现，它们来自欧讯(Wouxun)等制造商。
图2：Yaesu公司的FTDX-5000高频收发机提供了当前最高的接收机性能。


图3：体积很小的Elecraft K3高频收发机具有很高的性能。

如今业余无线电设备中采用的技术有了长足的发展。大多数高性能的HF/VHF收发机中至少一些调制、解调和滤波功能使用上了数字信号处理技术。仔细划分模拟和数字信号处理部分可以取得最佳性能，今天的无线电设备可以提供出色的灵敏度和100dB动态范围，以及得到数字信号处理技术支持的选择性。虽然大多数无线电设备仍然保持着传统的前面板风格，包括一个大的旋钮用于控制频率，还有许多其它按键和旋钮，但一些较新的软件无线电(SDR)设备，比如FlexRadio的产品，放弃了这种传统面板风格，没有前面板控制，而是采用键盘和鼠标操作方式(图4)。