基础概念
在正式踏入业余无线电的世界之前，你需要了解一些基本的无线电概念。这些知识不仅是考试的重点，更是日后操作电台和理解各种技术的基础。
频率与波长
频率（Frequency）
频率是电磁波每秒振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
| 单位 | 缩写 | 等于 |
|---|---|---|
| 赫兹 | Hz | 1 次振动/秒 |
| 千赫 | kHz | 1,000 Hz |
| 兆赫 | MHz | 1,000,000 Hz |
| 吉赫 | GHz | 1,000,000,000 Hz |
例如，FM 广播电台使用的频率在 88-108 MHz 之间，而业余无线电常用的 2 米波段中心频率在 145 MHz 附近。
波长（Wavelength）
波长是电磁波一个完整周期在空间中占据的距离。频率和波长之间的关系为：
波长（米） = 光速 / 频率 = 300,000,000 / 频率（Hz）简化公式：
波长（米） ≈ 300 / 频率（MHz）示例：
- 144 MHz 的波长 ≈ 300 / 144 ≈ 2.08 米 → 所以叫 "2 米波段"
- 430 MHz 的波长 ≈ 300 / 430 ≈ 0.70 米 → 所以叫 "70 厘米波段"
- 7 MHz 的波长 ≈ 300 / 7 ≈ 42.8 米 → 所以叫 "40 米波段"
这就是为什么业余无线电中经常用波长来称呼频段的原因。
频段划分
无线电频谱按频率范围划分为多个频段：
| 频段名称 | 缩写 | 频率范围 | 波长范围 |
|---|---|---|---|
| 中频 | MF | 300 kHz - 3 MHz | 1000 m - 100 m |
| 高频 | HF | 3 MHz - 30 MHz | 100 m - 10 m |
| 甚高频 | VHF | 30 MHz - 300 MHz | 10 m - 1 m |
| 特高频 | UHF | 300 MHz - 3 GHz | 1 m - 10 cm |
| 超高频 | SHF | 3 GHz - 30 GHz | 10 cm - 1 cm |
调制方式
"调制"是将我们要传送的信息（语音、数据等）加载到无线电载波上的过程。不同的调制方式各有优劣，适用于不同的场景。
AM（调幅，Amplitude Modulation）
AM 通过改变载波的振幅（信号强度）来传递信息。
- 优点：电路简单，接收方便
- 缺点：频谱利用率低，容易受噪声干扰，功率效率低
- 应用：中波广播、航空通信、业余无线电中较少使用
AM 信号的带宽约为音频带宽的两倍（通常约 6 kHz），因为它包含上下两个边带和载波。
FM（调频，Frequency Modulation）
FM 通过改变载波的频率来传递信息，振幅保持不变。
- 优点：抗噪声能力强，音质好
- 缺点：占用带宽较宽（窄带 FM 约 12.5-25 kHz）
- 应用：VHF/UHF 本地通信（中继通信）、FM 广播
业余无线电中，VHF/UHF 波段的语音通信几乎全部使用 FM 模式。当你使用手持电台通过中继通信时，用的就是 FM。
SSB（单边带，Single Side Band）
SSB 是 AM 的改进版本。它只发送一个边带，去掉了载波和另一个边带。
- USB（上边带，Upper Side Band）：发送频率高于载波的边带
- LSB（下边带，Lower Side Band）：发送频率低于载波的边带
约定俗成的使用规则：
- 7 MHz 及以下的 HF 频段：使用 LSB
- 14 MHz 及以上的 HF 频段：使用 USB
- VHF/UHF 频段的 SSB 通信：使用 USB
SSB 的特点：
- 优点：频谱利用率高（带宽仅约 2.4 kHz），功率效率高（所有功率都用于传递信息）
- 缺点：调谐较精细，需要一定的操作技巧
- 应用：HF 频段的远距离语音通信首选
CW（等幅电报，Continuous Wave）
严格来说 CW 不是一种调制方式，而是通过开关载波来发送摩尔斯电码。
- 优点：带宽极窄（约 100-500 Hz），能在极低信噪比下工作，功率效率最高
- 缺点：需要学习摩尔斯电码
- 应用：HF 频段的远距离通信，DX（远距离通联），竞赛
数字模式
现代业余无线电大量使用数字调制方式：
- FT8：目前最流行的数字模式，由 Joe Taylor（K1JT）开发，能在极弱信号下完成通联
- RTTY（无线电传打字）：经典的数字模式
- PSK31：窄带数字模式，适合键盘对键盘聊天
- Winlink：基于无线电的电子邮件系统
功率
瓦特（W）
功率的基本单位是瓦特（W），表示每秒传递的能量。在业余无线电中：
- 手持电台（手台）：通常 1-8W
- 车载电台：通常 25-75W
- HF 短波电台：通常 5-200W
- 大功率线性放大器：可达 1000W 甚至更高（需要相应执照等级）
分贝（dB）
分贝是一个相对单位，用于描述两个功率或信号之间的比值。
dB = 10 × log₁₀(P₂ / P₁)常用的 dB 换算：
| dB 值 | 功率倍数 | 含义 |
|---|---|---|
| +3 dB | 2 倍 | 功率翻倍 |
| +6 dB | 4 倍 | 功率变为 4 倍 |
| +10 dB | 10 倍 | 功率变为 10 倍 |
| +20 dB | 100 倍 | 功率变为 100 倍 |
| -3 dB | 0.5 倍 | 功率减半 |
| -10 dB | 0.1 倍 | 功率降为十分之一 |
dBm 和 dBW
- dBm：以 1 毫瓦（mW）为参考的分贝值。0 dBm = 1 mW
- dBW：以 1 瓦（W）为参考的分贝值。0 dBW = 1 W
换算示例：
- 1W = 30 dBm = 0 dBW
- 5W ≈ 37 dBm ≈ 7 dBW
- 100W = 50 dBm = 20 dBW
理解 dB 非常重要，因为在讨论天线增益、馈线损耗、接收灵敏度时都会用到。
驻波比（SWR）
什么是 SWR
驻波比（Standing Wave Ratio，SWR）是衡量天线系统匹配程度的重要指标。当发射机输出的射频能量通过馈线传送到天线时，如果天线的阻抗与馈线不匹配，部分能量会被反射回来，形成驻波。
SWR = (1 + |反射系数|) / (1 - |反射系数|)SWR 的含义
| SWR 值 | 反射功率 | 状态 |
|---|---|---|
| 1.0:1 | 0% | 完美匹配（理论值） |
| 1.5:1 | 4% | 良好 |
| 2.0:1 | 11% | 可接受 |
| 3.0:1 | 25% | 需要改善 |
| 5.0:1 | 44% | 差，可能损坏发射机 |
| ∞:1 | 100% | 完全失配（开路或短路） |
实际操作中，SWR 低于 1.5:1 是理想的，低于 2.0:1 是可接受的。大多数现代电台在 SWR 超过 3.0:1 时会自动降低功率以保护功率放大器。
如何测量 SWR
使用 SWR 表（驻波表）或电台内置的 SWR 检测功能。在架设新天线或更换馈线后，务必测量 SWR。
天线增益
增益的定义
天线增益描述的是天线在特定方向上集中辐射能量的能力。增益不是天线"放大"了信号（天线是无源器件，不产生能量），而是通过将能量集中在特定方向来实现的。
增益的单位
- dBi：相对于各向同性天线（理想的全方向天线）的增益
- dBd：相对于半波偶极天线的增益
- 换算关系：dBi = dBd + 2.15
常见天线的增益：
| 天线类型 | 增益（dBi） |
|---|---|
| 各向同性天线 | 0 dBi |
| 半波偶极天线 | 2.15 dBi（0 dBd） |
| 四分之一波长垂直天线 | 2-5 dBi |
| 八木天线（3 单元） | 约 8 dBi |
| 八木天线（10 单元） | 约 13 dBi |
极化
电磁波的极化方向是指电场振动的方向。
常见极化方式
- 垂直极化：电场垂直于地面。垂直天线（如手台的橡皮天线）辐射垂直极化波。
- 水平极化：电场平行于地面。水平架设的偶极天线辐射水平极化波。
- 圆极化：电场旋转，分为左旋和右旋。常用于卫星通信。
极化匹配
发射和接收天线的极化应尽量一致。如果极化方向正交（一个垂直、一个水平），理论上会产生约 20 dB 的信号损失（实际中因反射和散射通常没有这么大，但仍然很显著）。
约定俗成：
- VHF/UHF FM 通信（中继、手台）：垂直极化
- VHF/UHF SSB/CW 通信：水平极化
- HF 通信：极化在电离层反射过程中会发生变化，影响较小
- 卫星通信：圆极化
电波传播方式
理解电波传播方式是业余无线电的核心知识之一。不同频段的电波有不同的传播特性。
地波传播（Ground Wave）
电磁波沿地球表面传播。中波（MF）和低频段 HF 信号在白天主要通过地波传播。传播距离取决于地面导电性、频率和功率，通常可达几十到几百公里。
天波传播（Sky Wave / Ionospheric Propagation）
这是 HF（短波）通信的主要传播方式。电磁波向天空辐射后，被电离层折射（俗称"反射"）回地面，实现远距离传播。
电离层分为多个层：
| 电离层 | 高度 | 特点 |
|---|---|---|
| D 层 | 60-90 km | 白天存在，吸收低频 HF 信号 |
| E 层 | 90-130 km | 白天电离程度较强，可反射较低频率 |
| F1 层 | 150-210 km | 白天存在 |
| F2 层 | 250-400 km | 最重要的反射层，夜间 F1 和 F2 合并为 F 层 |
影响天波传播的因素：
- 太阳活动：太阳黑子数量越多，电离层电离程度越高，能反射的最高频率（MUF）越高
- 时间：白天和夜晚的传播条件差异很大
- 季节：不同季节的传播特性不同
- 太阳周期：约 11 年一个周期
视距传播（Line of Sight）
VHF 和 UHF 频段的信号主要以直线方式传播，类似于光线。传播距离受限于天线高度和地形。
近似公式（考虑大气折射）：
最大视距（公里） ≈ 4.12 × (√h₁ + √h₂)其中 h₁ 和 h₂ 分别为两端天线的高度（米）。
其他传播方式
- 对流层散射/折射：大气层中的温度和湿度变化可导致 VHF/UHF 信号超视距传播
- 电离层散射（Es）：偶发性 E 层（Sporadic E）可导致 VHF 信号异常远距离传播
- 流星余迹通信：利用流星进入大气层时产生的电离尾迹反射信号
- 月面反射（EME）：将信号发射到月球并接收反射回来的信号
- 极光反射：在极光活动期间，利用极光反射 VHF 信号
阻抗与匹配
阻抗
在射频电路中，阻抗（Impedance）由电阻和电抗组成，单位为欧姆（Ω）。业余无线电中最常见的标准阻抗为 50Ω（大多数电台和馈线的设计阻抗）。
为什么需要匹配
当发射机（50Ω）、馈线（50Ω）和天线的阻抗一致时，能量传输效率最高，SWR 最低。阻抗不匹配会导致：
- 能量反射，降低辐射效率
- SWR 升高
- 馈线损耗增大
- 可能损坏发射机
天线调谐器（ATU）
当天线的阻抗与馈线不完全匹配时，可以使用天线调谐器（Antenna Tuning Unit）来进行阻抗变换，使发射机"看到"接近 50Ω 的阻抗。需要注意的是，ATU 并不能减少天线本身的不匹配损耗，它只是让发射机能正常工作。
掌握了这些基础概念后，你就具备了理解业余无线电技术的基本工具。接下来，让我们深入了解 各个频段的特点和用途。
贡献者
IUU6