第一篇：無線電小眾玩法之QRP新玩法——WSPR(弱信號傳播報(bào)告器)

無線電小眾玩法之QRP新玩法——WSPR（弱信號傳播報(bào)

告器）

鉆研、探索和發(fā)現(xiàn)一直以來都是無線電愛好者的代名詞。今天給大家介紹一個短波的新玩法，在國外這已經(jīng)不是很新的技術(shù)了，鑒于國內(nèi)材料很少，特總結(jié)編纂了一下，分享給大家。讀懂此文章需要相應(yīng)的無線電專業(yè)知識，Prepare yourself！前言

使用業(yè)余無線電通訊之所以比使用互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)更具可玩兒性，是因?yàn)槎滩o線電波的傳播是有非常強(qiáng)的不確定性的，你永遠(yuǎn)不知道你發(fā)出的信號在哪里被接收了，被誰接收了。如果您真正享受這種不確定性帶來的新奇與快感，那么你絕對愿意上手一試，親自體驗(yàn)下WSPR。WSPR是一款能讓你加入到全球低功傳播信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的軟件。有了它，你不但可以使用自己的電臺發(fā)射信標(biāo)信號，還能接收同業(yè)余頻段下其他有相似設(shè)備站點(diǎn)發(fā)出的信標(biāo)。各個參與的站點(diǎn)在接收信標(biāo)的同時又將其上傳到網(wǎng)頁服務(wù)器，信號發(fā)射完成后，你可以分分鐘在地圖上查到接收地點(diǎn)和接收強(qiáng)度，地圖上甚至能夠顯示信號的傳播路徑。如果你在忙其他事情，只要保持WSPR在運(yùn)行狀態(tài)。隨后可以隨時搜索數(shù)據(jù)庫查看你信號被接收情況。還能通過分析過往的信號報(bào)告，了解季節(jié)性的傳播變化或天線調(diào)整對于信號的影響。什么是WSPR？WSPR是“弱信號傳播報(bào)告器”幾個英文單詞的縮寫。很多人都把它叫做whisper（悄悄話），一個不太正式的名字，但卻惟妙惟肖地闡釋了WSPR的核心含義：微弱信號的收發(fā)。WSPR這款軟件應(yīng)用由諾貝爾獎得主，普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家Joe Taylor（呼號K1JT）開發(fā)。2008年4月份首次發(fā)布，使用一種叫做MEPT-JT的傳送模式。（JT代表他本人名字Joe Taylor，MEPT代表人工試驗(yàn)性發(fā)射機(jī)。）MEPT并不是嚴(yán)格意義上只屬于WSPR。MEPT通常是指那種能夠通過慢速摩爾斯電碼發(fā)送信標(biāo)信息的自制型QRP發(fā)射機(jī)（QRSS）。這種發(fā)射機(jī)發(fā)出的弱信號能夠通過一個叫做“抓取器”的軟件達(dá)到可視讀取的程度。抓取器通過水平瀑布方式顯示、探測并著重標(biāo)志出低于噪音閾值的信號。通過讀取屏幕上瀑布圖顯示的點(diǎn)、劃可以解讀具體信息。就連EME（月球反彈）這樣弱信號QRSS模式下發(fā)出的信號都能夠很輕松地讀出來。MEPT中“人工”這一詞指明了無線電操作者的持證需求。就像平時使用CW，SSB或者其他數(shù)據(jù)模式時一樣，操作者并不需要持特種MEPT操作證書。其實(shí)，很多熱衷于MEPT的操作者們通常都避免使用“信標(biāo)”這個術(shù)語。因?yàn)闆]有特殊證件條件下的信標(biāo)操作是被授權(quán)委員會明令禁止的。WSPR一旦安裝完畢，就可以自動運(yùn)行了。軟件會記錄你每次發(fā)射時的數(shù)據(jù)，存儲接收到的“信標(biāo)點(diǎn)”。即使你分身乏術(shù)，無法上頻率通聯(lián)也不必?fù)?dān)心。因?yàn)橐陨瞎ぷ饕捕寄苡绍浖陨硗瓿?。?jù)了解，很多HAM讓W(xué)SPR全時段運(yùn)行的。難道是他們睡覺忘關(guān)軟件了？lol！請繼續(xù)閱讀，下文即可見分曉。操作原則WSPR本身不使用慢速摩爾斯電碼。信號是在微調(diào)節(jié)和低速率下的頻移鍵控。實(shí)際使用中很多人都錯誤地認(rèn)為是軟件故障了，因?yàn)樗麄兟牭降氖峭耆珱]有調(diào)制聲音的純平音調(diào)。其實(shí)是人們忽略了一個事實(shí)：WSPR占用帶寬僅為6Hz，這樣才能讓很多站點(diǎn)在200Hz范圍內(nèi)進(jìn)行無干擾操作。每次MEPT-JT發(fā)射都只持續(xù)2分鐘，一旦偶數(shù)分鐘計(jì)時點(diǎn)開始，信號傳送再次啟動。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)需要同步工作，這使得電腦時鐘的準(zhǔn)確性成了WSPR成功的先決條件。信標(biāo)傳輸信息包含呼號，定位器和功率。通過加密打包來減小數(shù)據(jù)的體積，要注意只有標(biāo)準(zhǔn)的呼號才能用，任何附加任何前綴，后綴或者特殊的呼號都不被接受。在排除錯誤站點(diǎn)時，使用前向糾錯技術(shù)，以在傳播不好的情況下提高抄收幾率。WSPR這款軟件包含接收，解碼和發(fā)射的功能。當(dāng)然，發(fā)射多少就取決于你啦。大多數(shù)操作者將軟件設(shè)置為每4-5分鐘發(fā)送一段時長為2分鐘的信號片段。這就創(chuàng)造了隨機(jī)性，即使是同一時間開始發(fā)射的兩個站點(diǎn)也不一定是在同一個信號片段內(nèi)。時鐘同步如之前所說，電腦時鐘的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。WSPR一旦開始發(fā)射或接收，電腦時鐘幾秒鐘的時間誤差都會導(dǎo)致信號加密的失敗。因此一定要在互聯(lián)網(wǎng)時間服務(wù)器來幫助校準(zhǔn)電腦的時間。在調(diào)整時間的界面選擇同步互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器時間即可。收發(fā)機(jī)設(shè)置WSPR需要連接電腦聲卡和收發(fā)機(jī)，你才能發(fā)送自己的信號或者解碼接收的信標(biāo)。如果你不想使用聲控VOX的話，則需要一根能夠控制收發(fā)機(jī)PTT鍵的RTS串口控制線。如果你已經(jīng)有了像PSK31這樣的數(shù)傳設(shè)備，那么一切就都方便了。但是如果通過全電腦控制，數(shù)傳軟件可能需要使用電腦命令來控制收/發(fā)的切換。WSPR只能使用RTS來控制PTT，所以你需要在收發(fā)機(jī)上進(jìn)行設(shè)置或者安裝晶體管開關(guān)來實(shí)現(xiàn)PTT和RS-232 RTS信號界面的切換。如果不便使用串口來控制PTT，可以嘗試VOX。因?yàn)镸EPT-JT是窄帶模式，你收發(fā)機(jī)上頻率調(diào)整刻度最好是在幾Hz的級別。如果你沒有精確的頻率刻度設(shè)備，一條簡便的做法就是使用SSB模式在AM短波廣播站頻段進(jìn)行調(diào)諧，通過看分析軟件或者數(shù)據(jù)模式軟件上的瀑布圖，來測量載頻外差的頻率。短波廣播站點(diǎn)發(fā)送的信號頻率都是5KHz的倍數(shù)，精確度能夠達(dá)到最大只有1-2Hz的誤差。在當(dāng)前某一站點(diǎn)頻率基礎(chǔ)上上調(diào)或下調(diào)1Hz（比如站點(diǎn)頻率為 5.985 MHz，1Hz頻差就是5.984000 MHz或者5.986000 MHz）再測量載頻發(fā)出的聲音得出的數(shù)據(jù)應(yīng)該是精確的1000Hz。此檢查可以找?guī)讉€不同的站點(diǎn)進(jìn)行測試以防單個站點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。設(shè)置 WSPR如果電腦時鐘和收發(fā)機(jī)接口界面已經(jīng)設(shè)置好，可以開始安裝WSPR了。下載完成后可以像安裝其他任何軟件一樣在windows下進(jìn)行安裝。WSPR安裝完畢后雙擊打開，展現(xiàn)在你眼前的是一個控制窗口。此窗口可以最小化但是無法隱藏。點(diǎn)擊Setup中的Options選項(xiàng)。輸入你的呼號和六位數(shù)字的定位器，輸入用來控制PTT的串口號。（如果是串口1，則輸入1）。如果你要使用VOX，輸入0則可以禁用PTT控制。選擇發(fā)射功率，所有dBm值都已經(jīng)集成到軟件中，用戶直接在菜單中點(diǎn)擊選區(qū)即可。比如：30dBm(1W)、33dBm(2W)、37dBm(5W)、40dBm(10W)大多數(shù)人使用1w、30dBm。需手動把收發(fā)機(jī)功率設(shè)置到同樣的數(shù)值。然后關(guān)閉Options窗口即可。好了，準(zhǔn)備工作基本完畢。我們現(xiàn)在測試一下30m波段。這個波段是WSPR使用者最受歡迎的，你可以先試一下：把你的收發(fā)機(jī)調(diào)到30米波段，設(shè)置聲卡數(shù)據(jù)模式。應(yīng)該設(shè)置在USB模式，這樣音頻聲調(diào)就在載頻抑制中正確的一方了。把收發(fā)機(jī)調(diào)整到 10.138700頻率，并把此頻率復(fù)制到WSPR主窗口的Dial freq一欄。最新版本的WSPR有預(yù)設(shè)好的頻段菜單，能方便你選區(qū)要操作的頻段并自動選取對應(yīng)的Dial freq欄。WSPR無法將你的收發(fā)機(jī)調(diào)整到相應(yīng)的頻率，需用戶手動設(shè)置。瀑布圖右側(cè)的刻度范圍從100到300。這代表頻域?yàn)?0.140100-10.140300，轉(zhuǎn)盤頻率加1.5KHz, 誤差為正負(fù)100Hz。WSPR會在這200Hz的頻段內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測。所有其他在30m頻段的使用者們會收聽到同一個片段。接收點(diǎn)擊T/R Cycle中的Rx radio按鈕并等待。下一個偶數(shù)分鐘計(jì)時開始時，WSPR右側(cè)底部的狀態(tài)欄中會顯示Receiving（接收中）。接收會持續(xù)1分54秒，期間瀑布圖中不會有任何顯示。稍后顯示W(wǎng)aiting to start（等待開始）數(shù)秒等待后一塊瀑布會在顯示區(qū)出現(xiàn)。若看到水平方向上有較虛的痕跡，說明你可能接收到了其他WSPR使用者的信號。如果夠幸運(yùn)，軟件可能已經(jīng)將信號加密并在Band Map和窗口下方的信息記錄欄中顯示了詳細(xì)信息。當(dāng)時鐘已過00秒，WSPR又將開始新的接收。暫時沒有接收，不要急，詳細(xì)查看瀑布圖部分。如果有模糊的“噪音”圖形顯示，可能現(xiàn)階段沒有正在發(fā)射的站點(diǎn)。如果瀑布圖部分完全空白顯示，很可能是發(fā)射機(jī)端或者混音器連接或安裝有問題。因?yàn)槠俨紙D每兩分鐘才更新一次，所以需要耐心等待。使用常規(guī)的數(shù)據(jù)模塊程序檢測音頻是否被聲卡接收后再查看瀑布圖是否有信號出現(xiàn)。如果你有多塊聲卡。需要在設(shè)置選項(xiàng)中確認(rèn)好聲卡編號。方法如上文所提及。如果你確認(rèn)接收機(jī)工作正常，勾選Upload spots選框。勾選即觸發(fā)接收信號上傳機(jī)制，所有已接收信號會全部上傳到WSPRnet.org官方網(wǎng)站的站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。這才是WSPR最有意思的地方。通過它無線電操作人可以了解到他們發(fā)出信號的接收地和接收強(qiáng)度。同樣還能展示出清晰的傳播圖。發(fā)射完成以上設(shè)置后，你基本上已經(jīng)具備了首次MEPT發(fā)射的條件了。但是在發(fā)射前，必須在WSPR窗口中TX freq欄內(nèi)輸入你的發(fā)射頻率。最簡潔的做法就是在瀑布圖中用鼠標(biāo)雙擊。選一個沒有被其他站點(diǎn)使用的點(diǎn)，比如說在10.140100 到 10.140300之間選取。再次檢查確認(rèn)收發(fā)機(jī)的發(fā)射頻率與你之前在軟件中設(shè)置的值是否匹配。（之前如果輸入的是30dBm，你需要在收發(fā)機(jī)端設(shè)計(jì)的發(fā)射功率即為1w）現(xiàn)在點(diǎn)擊T/R cycle 控制部分的20%按鈕并等待。最終，等一個新的兩分鐘時段開始的時候，WSPR會顯示Txing: G4ILO IO84 30這樣的字符。表示系統(tǒng)正在發(fā)送包含你的呼號，定位器和發(fā)射功率在內(nèi)的詳細(xì)信息。1分54秒后，屏幕會再次顯示W(wǎng)aiting to start（等待開始），然后再次接收。每個2分鐘時段的開始，你的站點(diǎn)都會以20%的幾率進(jìn)行傳送。如果活動比較低，你可以選擇25%或者33%的傳送頻率來進(jìn)行提升。傳送結(jié)束后，稍適等待，再打開WSPS站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。就可以看到你的信號已被其他WSPR用戶接收和解碼。在數(shù)據(jù)庫中就能找到站點(diǎn)顯示了。恭喜，現(xiàn)在你已經(jīng)是一名熟練的WSPR網(wǎng)絡(luò)操作者了。在其他波段的操作現(xiàn)階段30米段是WSPR操作人數(shù)最多的波段，你可以從這個段開始，奔涌而來的數(shù)據(jù)和站點(diǎn)信息絕對會幫你建立信心，讓你更從容地走下去。但是相信你絕對不甘只在30m段上玩耍，眾多的其他波段給你提供了更廣闊的探索空間。WSPR能能決定LF波段灰線傳播的發(fā)生率。比如，在短波段接收端，WSPR可以用來探測15m或10m段的打開。還能用來探測并提醒操作者們6m和2段電離層E層的打開情況。這一切的一切，只需要有足夠的操作者建立站點(diǎn)并在相應(yīng)頻率上進(jìn)行接收和發(fā)射。編輯此稿時下表中的頻率可以推薦給大家使用BandDial freq(MHz)Tx freq(MHz)160m1.8366001.8380003.59420060m5.2872005.2886007.04020030m10.13870010.14010014.09720017m18.10460018.10600021.09620012m24.92460024.92600028.1262006m50.29300050.294400144.490100