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弱信号模式和FT8 2023-10-20 14:03:04 /pages/d96424/
HamCQ手册
走进业余无线电
开始通联
数字模式

本文编辑:@BINIZ @BI1NDH @BloodBlade

弱信号模式

弱信号模式可以在传播极为不利的情况下也可以有效的传输信息,多用于流星散射、月面反射、极光等特殊传播模式,当然在普通的通联中也可以使用这种模式。

也有许多基于弱信号模式的监听站,用于测定当前各个地点之间的信号传播状态。

常见的弱信号模式有FT8、FT4、WSPR等等。

调制解调器

对于更侧重于使用各种弱信号模式的用户,由K1JT开发的WSJT-X是一个最为全面的选择,但他缺少了一些便利的自动化功能。

对于更注重于获得远距离QSO的用户,JTDX是在WSJT-X的基础上改进而来的,使用各种了各种方法来增加了解码的成功率,同时也提供了一些自动化QSO的功能,但它对于弱信号模式本身的的支持不如WSJT-X全面。

WSJT-X和JTDX的开发团队是相同的,也完全可以两个都安装,根据需要来使用。

如果你使用Android手机的话,可以使用BG7YOZ开发的FT8CN,将你的手机连接到电台来使用FT8模式。不过要注意的是,手机的处理器性能有限,解码成功率是不能和电脑来比较的。

FT8模式

FT8是由K9AN和K1JT发明的基于8音调连续相位频移键控(8-CPFSK)的弱信号传播模式,F来自于K9AN的名字Steve Franke,T则来自于K1JT的名字Joe Taylor。 由于现代城市环境不太利于短波通信,因此FT8现在已经成为了业余无线电中最流行的数字模式之一。

必要的准备

  • 一台支持SSB单边带模式的业余无线电收发射机
  • 一台性能还算不错的计算机,需要搭载Window 7以上/MacOS/Linux的操作系统,或者Android 6以上的手机
  • 时间校准手段,网络校时、GPS校时或者BPM校时等。
  • 对于某些不具有内置声卡的电台,需要购买一张USB声卡,几十/十几的都可以。对电脑声卡质量有自信的也可以使用电脑自带声卡。
  • 一条用于连接电台控制接口和电脑/手机的控制线,具体控制线可以参考电台的帮助手册。
  • 一些用于抗干扰的磁环或信号隔离器。(非必须)

基础规则

FT8以协调世界时作为时间基准,两个台站之间的时间差最好不大于1秒,否则会无法解码,因此在操作前需要线校准电脑的时间。

由于每15秒一个时隙,因此每分钟会划分为四个时间段,每分钟的0秒和30秒被称作偶数(even)时隙;第15和45秒被称作奇数(odd)时隙。

发送FT8消息进行QSO时应尽量符合标准格式,以便其他人解码。不过实际上FT8也可以自定义消息内容,用于和其他人通信,每次发送最高只支持13个字符。

行为准则

  • 注册LOTW,及时或者定时的上传日志。

  • 不要在别人的呼叫频率进行回复。

  • 检查你的ALC设置,不要让你的呼叫干扰到隔壁频率。

  • 6米特别约定:

    • 欧洲电台总是在偶数周期内进行发射;亚洲和北美电台在奇数周期内发射。这是为了避免本地电台信号过强,压制远距离传来的弱信号。

    • 50.323作为跨大洲DX通道,不要此频率上进行本大洲的呼叫。

WSJT操作

虽然是WSJT的操作,但JTDX的用法也大同小异,如果JTDX的某些功能是没有的,那会在下一节中介绍。

JTDX的特别功能

猎犬模式(DX Hound)

异频操作(Split Operation)

FAQ

具体格式

FT8模式每15秒为一个时隙,每时隙的分配如下:

解码时间 同步信号 数据信号 同步信号 数据信号 同步信号 解码时间
0.5秒 1.12秒 4.64秒 1.12秒 4.64秒 1.12秒 1.86

在解码时间中,不进行发射活动。 在信号中使用0-78个音调,每个音调可以对应三位的二进制代码,即每个音调对应三个数据位。

同步信号中固定使用3140652音调以在解码时辅助定位。 数据信号中总共具有174个数据位,其中具有77个有效数据位、14个校验数据位和83个纠错数据位。

在有效数据位中,不同位置的数据有固定的格式,根据消息类型不同,格式也不同。 由i3与n3两个音调来决定消息类型:

i3 n3 用途 数据格式 示例
0 0 任意文本 f71 TNX 73 GL
0 1 DX远征 c28 c28 h10 r5 K1ABC RR73;W9WXZ<KH1/KH7Z>-08
0 3 ARRL野外日 c28 c28 R1 n4 k3 S7 K1ABC W9XYZ 6A WI
0 4 ARRL野外日 c28 c28 R1 n4 k3 S7 W9XYZ K1ABC R 17B EMA
0 5 遥测 t71 123456789ABCDEF012
1 数据 标准信息 c28 r1 c28 r1 R1 g15 K1ABC/R W9XYZ/R R EN37
2 数据 欧洲VHF竞赛 c28 p1 c28 p1 R1 g15 G4ABC/P PA9XYZ JO22
3 数据 RTTY RoundUp竞赛 t1 c28 c28 R1 r3 s13 K1ABC W9XYZ 579 WI
4 数据 非标准呼号 h12 c58 h1 r2 c1 PJ4/K1ABC RRR
5 数据 欧洲VHF竞赛 h12 h22 R1 r3 s11 g25 R 570007 JO22DB

当i3不为零时,则n3音调直接用来表示数据内容,不用于表示消息类型。 数据格式中不同标识代表该位置应该有什么类型的数据:

标识 数据内容
c1 首次CQ呼叫,此时h12会被忽略,仅用于消息类型4:非标准呼号
c28 标准呼号和常用语:CQ、DE和QRZ或22位哈希呼号,可带有三位数字或4字母修饰符
c58 非标准呼号,最高11字符
f71 任意文本(大写字母、数字、加减号、点、斜杠、问号、空格),最高13字符
g15 4位位置网格和信号报告:RRR, RR73,73或留空
g25 6位位置网格
h1 哈希后呼号,用于第二次出现该呼号
h10 10位哈希后呼号
h12 12位哈希后呼号
h22 22位哈希后呼号
k3 ARRL野外日类型:A,B,...,F
n4 发射的数字:1-16,17-32,在消息类型03中标识最多同时传输信号数量-1,在04中标识-17
p1 呼号后缀/P,意为漫游Rover
r1 呼号后缀/R,意为携带Portable
r2 RRR,RR73,73或留空
r3 信号报告:2-9,会显示为529-599或52-59
R1 R,表示是否抄收
r5 信号报告:-30到+32,仅允许数字
s11 序列号0-2047
s13 序列号0-7999或美加的州和省编号
S7 ARRL/RAC分区
t1 TU(Thank you,感谢你),用于消息类型3
t71 遥测数据,最多18位十六进制数

在FT8中,为了降低数据位数,呼号和位置网格并非直接传输,而是先格式化,然后转换为数字,最好再进行传输。

呼号具体规则是:

  1. 将一些过长的呼号前缀映射到一些没有被使用的较短呼号前缀中。

  2. 以最后一个数字位基准对齐到第三位,将所有呼号格式化,其他位置补空格,比如KC2G会被变为KC2G ,N2XYZ变为 N2XYZ等等。

  3. 第1位按照空格0-9A-Z、第二位按照0-9A-Z、第三位按照0-9、第四位按照空格A-Z的顺序,分别将每一位对应出0-37之间的一个数字。

  4. 按照((((第一位*36+第二位)*10+第三位)*27+第四位)*27+第五位)*27+第六位的计算式计算出一个数字

这样就将标准呼号进行了压缩,从而降低了数据的数量,由于标准呼号压缩之后的数量小于28位二进制数的容量,因此多余的位置可以用于保存CQ、DE等常用短语和22位哈希后的呼号。为了实现这一点,会加入偏移值来为常用短语(偏移增加2063592)和哈希呼号(偏移增加4194304)预留空间,即最终的计算结果中还会增加6257896才是最终的c28值。

为了应对不标准的呼号,则会将呼号进行哈希处理,但这样只能根据曾经受到过的信息来推测呼号,因此非标准呼号再CQ呼叫时需要使用消息类型4,在c58加入自己的完整呼号值。虽然概率极低,但一个哈希值会有对应多个呼号的可能,因此哈希后的呼号解码时会使用<>来表示,以提醒可能存在不正确的情况。

位置网格也使用同样的方法处理,不过位置网格本来就是标准化的,而且其字母只使用A-R共18个字母,因此省略掉了标准化步骤。需要注意的是,由于位置网格中也会带有一些常用语,而常用语中的RR73也是实际存在的网格。不过由于此地为北冰洋中的无人区,因此绝大部分情况下都可以不将其作为位置来看待。