主頁（http://www.130131.com）：CP16漢字抄收葵花寶典
2004年退休之前的十來年，經(jīng)歷了國內(nèi)青少年無線電通信比賽為應(yīng)付極端功利主義帶來的作弊而不斷改良比賽方法的經(jīng)歷，那是一段故事（略）。轉(zhuǎn)眼又過去了十多年，2016年CRAC準備組織無線電技術(shù)大會活動，圍繞業(yè)余無線電應(yīng)急通信的業(yè)余電臺演練是重點內(nèi)容之一。怎么搞法？首先考慮無線電業(yè)余業(yè)務(wù)的定義和本質(zhì)。業(yè)余無線電的活力在于緊跟無線電技術(shù)的整體發(fā)展。CRAC作為全國性專門從事業(yè)余無線電工作的組織，它的活動必須激勵這種活力，突出對新技術(shù)、新應(yīng)用的演練實踐和交流，而不是提倡在千篇一律的重復(fù)性操作中以分秒之差追求錦標。演練內(nèi)容是否應(yīng)該繼續(xù)使用十年前，也就是青少年無線電通信比賽的老套路？答案是否定的，因為這些年軟件無線電接收設(shè)備成為業(yè)余電臺的常用配置，業(yè)余頻段繁忙的信號在瀑布圖上一目了然，過去所拼比的靠人工扭動頻率調(diào)諧旋鈕隨機捕捉DX信號的經(jīng)典技能已經(jīng)走到終點。所以無線電技術(shù)大會的業(yè)余應(yīng)急通信演練科目決定從用軟件接收機的通用瀑布圖界面接收多路CP16漢字信號的技能起步。CP16是CRAC推出的一種漢字傳輸模式，基本原理、應(yīng)用范圍、推廣意義和要求的接收設(shè)備配置已有介紹，本文不再重復(fù)。下面討論的話題是怎樣才能進一步提高接收效果。
接收到的CP16的報文以漢字圖像形式直接顯現(xiàn)在頻譜-時間瀑布圖上，不需要精準調(diào)諧，也不需要借助于解碼工具，頻譜顯示的動態(tài)范圍很大，CP16典型傳輸速度大致為每4秒一個漢字，與4位短碼電報的實用速度相似，流水顯示漢字報文的可閱讀性很好。因此看起來接收CP16漢字并不困難。其實并非如此。 前三屆CRAC無線電技術(shù)大會演練發(fā)送的都是包含在一個話音信道范圍內(nèi)的4路CP16信號，最強和最弱信號的強度相差20dB左右，相當(dāng)于同樣傳播條件下發(fā)射功率100W和1W 的差別。實際演練成績是：絕大多數(shù)參演隊都能比較正確地抄收其中一路信號，但還沒有一個隊能創(chuàng)造正確抄收所有4路信號的記錄。反過來說，離預(yù)期的技術(shù)技巧還有距離，還有很大提高空間。前三屆演練中，絕大多數(shù)隊使用HDSDR軟件顯示漢字信號，大體可分為兩類系統(tǒng)配置：一類使用通用軟件接收機，由硬件直接對射頻信號采樣為數(shù)字信號，通過USB接口或者網(wǎng)絡(luò)接口直接送到電腦進行處理；另一類使用傳統(tǒng)的超外差單邊帶接收機，對射頻信號進行變頻，在中頻級經(jīng)過帶通濾波器去除鏡頻干擾和臨近頻道干擾，最后以單邊帶方式進行解調(diào)，把通道內(nèi)的CP16搬移到音頻范圍，從耳機插座把音頻模擬信號送到電腦的聲卡輸入接口，在進行數(shù)字化處理。這兩種配置接收CP16的效果應(yīng)該相差不多，但嚴格說來前一種比較好，因為信號在傳統(tǒng)超外差接收機中通常都會經(jīng)過晶體邊帶濾波器的過濾，這些濾波器的傳輸特性總是會有一些波紋，造成輕微的頻率失真。這種失真對話音的影響通常不明顯，但表現(xiàn)在瀑布圖上就可能使橫線上各點的亮度有細小的差別，當(dāng)信號強度正好落在色彩特性比較陡時差別被擴大化，就可能影響圖像質(zhì)量。是否今后會有團隊使用自帶瀑布圖顯示的單體SDR電臺？是否對CP16接收具有更多的優(yōu)點？拭目以待。演練用的多路CP16信號模擬應(yīng)急情況的惡劣條件，比如多個附近友臺和遠方災(zāi)區(qū)友臺急于同時在鄰近頻率建立多路通信，到達接收機的信號會有幾十dB的差別，顯示在瀑布圖上就是很大的亮度差別。由于演練通常在室外，不論陽光普照還是陰雨連綿，天光都足以使筆記本屏幕上的微弱信號黯然失色，即便臨時找件衣服湊合擋一擋，只要還漏進一束光，抄收暗淡漢字的能力肯定打折扣。可惜前幾年參加演練的多數(shù)團隊并沒有想到事先準備有效的遮光防護物。想想早年的攝影師，要靠觀察干板照相機鏡頭在磨砂剝皮上成像的細節(jié)來調(diào)整鏡頭焦距，和抄收CP16漢字有相似之處。他們幾乎無一都會鉆進一塊碩大的雙層遮光布進行對焦，否則他們也不可能為百年后的人們留下那么多令人驚嘆的精致照片。不妨借鑒他們周到和認真地重視細節(jié)的做法。參加演練是為互相觀摩和切磋，要堅決防止因為技術(shù)疏忽而攪了局，掃了大家的興。這里要說的是2018年的故事。CP16信號抄收演練一開始，現(xiàn)場突發(fā)強大干擾。只要組委會監(jiān)測臺一開始發(fā)送CP16信號，一個周期性的斷續(xù)啟閉的疑似CP16的特強干擾立即出現(xiàn)在場地上空，監(jiān)測臺CP16信號停止，干擾隨之消失，監(jiān)測臺改頻，干擾立即跟上，全場一片惘然。經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)干擾來自演練場地內(nèi)某處，不得不使大家懷疑受到了惡意干擾。不過事后分析，最大可能還是因為有團隊技藝不精而無意中造成了失誤。為防患于未然，參加演練的團隊務(wù)必切記在操作中認真按下述原理檢查把關(guān)，嚴防無意觸犯破壞整個演練之大忌。首先，電腦HDSDR軟件“聲卡（SoundCard）”菜單下的輸出設(shè)備盡量不選電腦揚聲器，如果選擇輸出到揚聲器，那么也一定要向電腦插入耳機進行監(jiān)聽（一般插入耳機會自動斷開揚聲器）。同時，電臺聲控發(fā)射（VOX）必須確保關(guān)閉。如果疏忽，接收到的CP16信號聲音會從電腦揚聲器傳到電臺話筒啟動VOX功能，將收到的CP16聲音轉(zhuǎn)發(fā)出去。電臺切換為發(fā)射后不再接收外來信號，揚聲器不再發(fā)聲，電臺VOX關(guān)閉，再次恢復(fù)接收，如此周而復(fù)始。因為HDSDR的數(shù)學(xué)運算解調(diào)有一定延遲，導(dǎo)致這個反饋過程以每秒鐘數(shù)次的周期反復(fù)，斷續(xù)發(fā)射信號，阻斷所有友臺的接收，使整場演練陷入癱瘓。HDSDR顯示界面有射頻（RF）和音頻（AF）兩個窗口。當(dāng)可選項菜單（Options）- 視覺效果（Visualization）- 交換上下顯示位置（Swap Upper/Lower Display Position）沒有被勾選時，上面是RF窗口，下面是AF窗口。一般情況下兩個漢字顯示的漢字效果差不多。但是RF窗口的信號經(jīng)過較少處理，不需要準確調(diào)諧頻率，不受接收模式（AM/ECSS/FM/LSB/USB/CW/DRM）按鈕的影響，也不受中頻帶寬（表現(xiàn)為RF頻譜窗口的淺藍色條帶和RF頻譜窗口的紅色頻響曲線）限制。而AF窗口必須在LSB或USB方式下才能顯示漢字（兩種狀態(tài)下漢字的左右方向相反），而且只有調(diào)諧到信號處于RF頻譜窗口顯示的接收帶寬中才行，如果處在接收帶寬邊緣的彎曲特性上，部分漢字將不能被很好顯示。某些控制按鈕的不適當(dāng)操作會不影響RF窗口的漢字質(zhì)量，但會影響AF窗口。因此推薦優(yōu)先使用RF窗口顯示。不過，當(dāng)難以在一個窗口調(diào)整得兼顧強弱信號時，可以在一個窗口內(nèi)照顧弱信道，用另一個窗口照顧強信道，綜合達到左右逢源的效果。圖一是用RF窗口抄收較強信道、AF窗口專用于抄收最弱信道的實例。
頻譜圖和瀑布圖是電腦程序?qū)γ恳恍《螘r間內(nèi)的信號瞬時強度值進行數(shù)學(xué)運算做出的，解析帶寬（RBW）平均值區(qū)間（Avg）對漢字字形在頻率軸和時間軸兩方向的邊緣精細程度有很大影響。對于RF和AF窗口，效果較好的參數(shù)通常是RBW = 5.9 – 2.9Hz、Avg = 1，可在此基礎(chǔ)上試著微調(diào)。不同強度的漢字信號是否能在屏幕上以最清晰的對比度顯示出來，必須根據(jù)實際信號反復(fù)拖動窗口下面標有“瀑布圖（Waterfall）”的增益（左）和對比度（右）兩個條形控制器。一般講來可以先把對比度調(diào)到最大，再根據(jù)信號強弱把增益調(diào)到適當(dāng)位置。當(dāng)然，太強和太弱的信號很難同時做到最佳，只能折中兼顧。每一個信號強度在瀑布圖上都對應(yīng)有一個確定的色度和亮度，形成一套曲線。HDSDR備有多套曲線可供選擇，表現(xiàn)在屏幕上就是調(diào)整到同樣狀態(tài)的漢字可以表現(xiàn)為不同的色彩和明暗。每個人的視覺對不同色彩和亮度的響應(yīng)不同，哪一組曲線使?jié)h字看起來更清晰，需要根據(jù)感覺來優(yōu)選。這些包含在可選項菜單（Options） - 視覺效果（Visualization）- 調(diào)色板（Color Palette）下的幾個不同選項中。圖二是同樣的信號參數(shù)在兩種不同調(diào)色板設(shè)置下的效果照片，顯然讀抄起來的感覺有很大不同。
調(diào)色板菜單隨后一個選項是“定制（Custom）”，允許你設(shè)置一套自定的最理想的曲線，也許更適合于CP16抄收，不過還沒有聽說有人試過，這個選項下有英文使用說明供參考。HDSDR軟件界面左下方有12個功能選擇按鈕，粗看好像不論怎么選擇瀑布圖都會同樣顯示CP16漢字，但實際上不要隨便按，否則可能影響漢字圖像質(zhì)量。例如NB RF和NB IF。NB是噪聲抑制（Noise Blanker）的縮寫，最初是為聽覺接收設(shè)計的，當(dāng)閃電、工業(yè)火花一類短暫而強烈的窄脈沖干擾到來時，耳機對人的刺激很嚴重，為此設(shè)計了一種電路，串聯(lián)在輸出通道中，當(dāng)檢測到突然出現(xiàn)強脈沖到來時，在脈沖所占的時間寬度內(nèi)關(guān)閉輸出，形成短暫的寂靜，雖然這樣不能挽救信息的丟失，但人耳不再聽到討厭的喀啦聲，顯然舒服。NB電路需要先檢測到脈沖才能決定關(guān)閉輸出，動作會有延遲，放在音頻電路延遲比較明顯，所以通常放在解調(diào)之前的RF或者IF級。HDSDR的這兩個按鈕就是管控制它們的。CP16在沒有遇到漢字筆畫時不發(fā)射電波，遇到一個或多個點時才發(fā)射一路或多路射頻載波，由于代表每個漢字點的載波頻率和起始時刻不同，瞬時疊加出來的射頻信號瞬時幅度比較隨機，有時達到很大的瞬間值，如果開啟NB IF，則遇到幅度很大的瞬時值時所有中頻信號可能被瞬間剔除，在AF窗口表現(xiàn)為漢字出現(xiàn)橫向筆畫的缺損，但RF窗口不受影響。如果開啟NB RF，抑噪發(fā)生在前級，RF和AF窗口的漢字都會出現(xiàn)橫向筆畫缺損。如果NB RF和NB IF同時打開，兩個窗口的漢字都會出現(xiàn)缺損。圖三為AF瀑布圖窗口，左面為未打開NB，中間為僅打開NB RF，右面為僅打開NB IF。
圖四為NB RF和NB IF同時打開時兩個窗口漢字都受影響的情況↓
“開槽（Notch）”功能按鈕也是可能影響CP16漢字圖像的因素。如果說NB是遇到窄時間干擾時沿時間做切除術(shù)，那么Notch就是遇到窄頻率干擾時沿頻率做切除術(shù)。Notch的意思是信道內(nèi)遇到某個單頻率的等幅度干擾時在頻率軸上開個槽，切掉這個頻率的一切輸出，也就是在信道里串聯(lián)一個頻率特性非常狹窄和陡峭的帶阻濾波器，最初的用途是切除夾雜在話音信號里的穩(wěn)定的嘯叫聲和CW電報聲。CP16遇到垂直漢字筆畫時會在相對應(yīng)的載頻上維持比較連續(xù)的發(fā)射，如果打開HDSDR的Notch功能，就可能會把它誤判為收到了單頻等幅干擾，從而切掉這一路載頻，造成縱向長筆畫缺損。Notch和ANotch分別控制IF和AF級的啟停，開啟它們都會影響AF窗口的漢字顯示。圖五是兩者都開啟后的實例。
因為信號的實際情況，HDSDR并不是每次把所有縱向或橫向筆畫都切除得如此典型，信號不太好時可能會表現(xiàn)為漢字莫名其妙地不清楚。如果看到漢字變得斑駁不整，首先要檢查是否誤觸了抑噪和開槽這兩組功能開關(guān)。還有一種情況只會在高級用戶中遇到。如果選擇CW解調(diào)方式在AF窗口讀取CP16漢字，并適當(dāng)調(diào)整通帶寬度，就可以切除所需16路載頻以外所有頻率的干擾，畫面顯得清晰美觀，熟練之后不失為錦上添花的操作訣竅。但此時會有兩個影響漢字接收的功能按鈕。CW Peak的作用是自動對齊CW峰值，抄收CW電報時自動保持信號峰值，這樣信號因為短波傳播衰落等作用發(fā)生強度的變化時，最后輸出的信號相對維持穩(wěn)定。有些CW電報發(fā)射機鍵控包絡(luò)不良，會在按鍵或抬鍵瞬間在載頻附近產(chǎn)生寬帶的“咔嗒”干擾聲，而DeSpread功能則把CW載頻以外的其他信號都看成無用信號而加以濾除。如果開啟這兩個功能按鍵，CP16信號會被處理的面目全非。圖六是CW模式下CW Peak和DeSpread被打開時CP16漢字被搞得面目全非的例子。
抄收CP6漢字時一定會發(fā)現(xiàn)所有漢字都會帶有一堆橫向條紋，既不美觀，又可能淹沒臨近信道的微弱漢字。怎樣才能消除？這種信號自己在信道內(nèi)產(chǎn)生的干擾有兩種來源。第一種是難以避免的，當(dāng)同時傳送漢字的兩個或更多筆畫時，需要同時發(fā)射多個載頻信號。這些信號在發(fā)射或接收機內(nèi)都會因為器件的非線性而產(chǎn)生新的互調(diào)分量。單邊帶收發(fā)信機的“雙音測試”就是針對這種干擾的。如果說某發(fā)射機這樣測得的干擾輻射是-40dB，可能會在這些筆畫的兩側(cè)看到類似重影的干擾，筆畫越多，組合干擾頻率越復(fù)雜，干擾光點也越混亂。不過如果系統(tǒng)的非線性失真很小，這種干擾并不明顯。第二種干擾主要是目前演練所用的CP16信號產(chǎn)生方法引起的。由于CP16模式至今沒有火腿或企業(yè)開發(fā)出可供普及的硬件接口，練習(xí)用的CP16信號還是在PC電腦上用軟件實現(xiàn)，而這個通用軟件原來并不包含產(chǎn)生理想CP16信號所需要的功能和性能，不能實現(xiàn)預(yù)想的所有功能。其中最主要的，是它可以根據(jù)漢字點陣筆畫的需要在某些時刻開啟或關(guān)閉某些正弦載頻，但不能控制載頻的相位。比如阿拉伯?dāng)?shù)字“1”的中間一豎，程序把它分成16個時間段，每次重頭啟動一個正弦波，時間一滿就立即關(guān)斷，瞬間跳回零點，波形的突然跳變產(chǎn)生很寬的連續(xù)頻譜干擾。如果仔細觀察圖七CP16接收的漢字圖像，不難看出橫向干擾條紋主要集中在這些時間點。其實只要開發(fā)出最簡單的單片機接口，根據(jù)字形需要按時鐘節(jié)拍從存儲器的波形采樣表中讀取相應(yīng)正弦曲線的幅度值，遇到筆畫起止時，將載波的截斷點選取在最近的一個幅值零點，這個問題就可以得到極大的解決。誰熟悉單片機編程？等你出手吶！文本的最后感想是，我國火腿齊心合力聯(lián)合起來，利用互補優(yōu)勢創(chuàng)新技術(shù)的道路還很長遠。無論CRAC技術(shù)演練也好，各地的聚會活動也好，網(wǎng)上的交流也好，應(yīng)該真正成為大家在一起碰出更多火花的機會，成為促成深入合作、攻克許多新技術(shù)課題的起點。
CP16是一種新開發(fā)的無線電通信模式，是英文“ChinesePattern 16”的縮寫。工作方式為采用由16×16點陣漢字信息直接對16個載頻進行幅度調(diào)制（16ASK）后生成的基帶信號，經(jīng)由基帶信號載入電臺發(fā)送載有16×16點陣漢字字形信息的無線電信號；接收方將接收機收到解調(diào)后的基帶信號載入電腦，經(jīng)軟件在顯示器上的時間-頻率瀑布流上依據(jù)信號有無顯示出漢字字形從而達到漢字報文信息傳遞。此模式是針對業(yè)余電臺在突發(fā)重大災(zāi)害等緊急情形下的漢字信息傳輸而設(shè)計，也可用于其他業(yè)余無線電漢字報文通信，尤其是微弱信號通信。 
▲ CP16系統(tǒng)框圖1
▲ CP16系統(tǒng)框圖2
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陸濤) |
