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【无线电史话】慢扫描电视(SSTV) 这样粗糙的技术
 

  慢扫描电视 (SSTV) 出现在业余无线电频段上,使激励许可自诞生以来首次成为可行的提议。由于 SSTV 只能在 80 米到 15 米的波段上使用(见表一),这部分波段是为特级和高级持证者预留的。随着普通和技术员持证者为通过 FCC 考试升级他们的持证资格而抓紧时间复习,书本被翻得乱七八糟,生锈的拳头也在练习 CW。

  注:SSB 适用于所有业余频率;DSB(AM)仅适用于 6、2 及以上频率。新手没有 SSTV 权利。允许在所有列出的业余频率上同时传输(SSTV 在一个边带,语音在另一个边带)。

  在本文中,我们将讨论 SSTV 的一些技术问题。我们将进行一些 SSTV 测试,并将介绍测试结果和我们的观察结果。最后,我们将讨论 SSTV 的非火腿应用,以及火腿在完善该系统中可能发挥的作用。

  窄带宽是慢扫描电视的关键。作为比较,商业或家庭型电视频道的带宽均为 6 兆赫(见图 1),而 SSTV 的带宽仅为 1100 赫兹。美国使用的 525 线 帧/秒商业系统需要大约 4.5 兆赫的视频跨度,即使抑制了一个边带、50 千赫的音频带宽以及音频和视频之间和频道两端的保护带以防止干扰。相比之下,SSTV 采用音频子载波进行同步和黑白播放,画面速率为 8 秒/帧,每帧只有 120-128 行(详见表二)。因此,调制频率范围为 1100 赫兹,如图 2 所示。

  调制频率的宽度主要取决于每帧的行数和每帧的图片数。通过减少这两个因素(通过音频同步和黑白副载波),SSTV 可以通过 SSB 传输,可以通过传统电话线传输,而无需使用特殊的电视质量同轴电缆,还可以用录音机录制。至于最后一项,如果磁带速度恒定,一台廉价的磁带录音机就可以做到。

  SSTV 不受限于视线传输和所有其他额外功能,其代价是只能传输 静止 图像,无法传输超精细细节。图 3 显示了 SSTV 图像的一个示例。回到图 2,同步脉冲在 1200 赫兹的子载波上;黑色 在 1500 赫兹的载波上(这意味着同步信号比黑色更黑,因此当光束返回显像管左侧时,回描部分会出现空白),白色 以 2300 赫兹的频率传输。

  SSTV 信号在空中播放时,听起来就像科幻电影的配乐。黑白线条图或白底黑字(反之亦然)产生的音频信号在 1500 Hz 和 2300 Hz 之间交替,而 1200 Hz 同步信号则在 1500 Hz 和 2300 Hz 之间交替。

  我们对 SSTV 系统的测试是在加利福尼亚州的沃森维尔和纽约州的总督岛之间进行的。连接方式是座机(电话)和微波中继相结合。测试的主要目的是确定 SSTV 能否成为内陆和海上搜救工作的可行工具。

  通过在两端使用凌力尔特系统公司的 Scanvision 设备、在加利福尼亚州使用凌力尔特系统公司的业余工厂服务经理 Stuart E. Till 以及在东海岸使用国家搜救学校的军官班(包括西德、丹麦、加拿大、美国空军和美国海岸警卫队的代表),交换了测试模式、排版文本和现场对象的图片。

  人们难免会不自觉地将 SSTV 的图像质量与商业广播的图像质量进行比较。然而,人们很快就会意识到,SSTV 从来就不是为了提供商用画质的图像,也没有必要提供商用画质的图像。随摄像机提供的 25 毫米镜头提供了最佳画质。随后使用其他镜头进行的测试显示,35 毫米镜头的质量较高,180 毫米镜头的质量较低。(最后一个镜头是一个 廉价品,因此,我们不能因为还原效果差而指责 SBE 的设备)。)

  拍摄三维物体的最佳照明装置是两个 300 瓦的灯泡,反光板设置在摄像机两侧 45°。对于二维物体(QSL 卡片、数字和字母等),将一个 500 瓦灯泡装在反光板上,置于摄像机正上方,效果最佳。也许有人会说,在摄像机距离拍摄对象 2 到 3 英尺的距离内,这样的光线太强了,但这确实可以让我们将镜头光圈调低到 f/22,降低摄像机亮度,在监视器上获得最佳画面。

  由于贝尔系统的太空时代服务非常出色,因此我们需要花费 3 个多小时的时间,才能获得没有线路噪音、没有失真、音频电平足够高的连接,以传输合适的图像。这并不是说 SSTV 对线路质量的要求比人耳还要严格;我们在同一条线路上听不到对方的声音。我们确实发现,虽然线路噪声可能会完全破坏画面,但只需提高监视器/接收器的亮度和对比度,就可以消除低音频。

  要找到电话内部的正确连接,最好戴上耳机(听到拨号音就说明连接正确)。重要的是要同时监控电话线和无线电传输的信号电平,以防止前者出现交叉调制,后者出现 飞溅。

  使用盒式录音机(如 SBE 的内置设备)还是开卷录音机是学术问题。使用 3 3/4 和 7 1/2 ip 的外置录音机进行的测试表明,与内置 1 7/8 ip 的录音机相比,在图像质量方面几乎没有任何改进。录制慢速扫描电视信号的关键是要有良好的电机转速调节,不产生 哗哗 声。由于 SSTV 的工作频率在 1200 和 2300 Hz 之间,因此频率响应相对来说并不重要。

  目前,SSTV 的主要用户是业余无线电爱好者。国家搜救学校的工作人员和班级提出了一些非业余应用。其一是向不熟悉搜救学校教授的国际搜救术语的准军事团体传输搜索模式。这可能包括民用航空巡逻队(该巡逻队日常执行的搜索任务占美国内陆搜索任务的 7S% 以上)以及治安官办公室和其他机构。在某种程度上,它还可以包括美国海岸警卫队辅助队。

  另一项建议是利用 SSTV 向偏远的设施(如 Loran 站点)传输示意图和其他技术数据,为技术人员提供工程帮助。执法机构、银行和其他需要快速传输身份信息的安全机构也可以使用 SSTV。

  在搜索和救援方面,我们发现地图和航海图由于缺乏对比度和大量的小细节而显示效果不佳。打字文本也受到影响。

  慢扫描电视正处于需要进行现场操作实验的阶段。这正是业余无线电爱好者可以胜任的一项工作。我们需要大量关于不同工作使用不同镜头的文献资料(例如,三镜头或四镜头转塔的可行性如何?照明安排也是如此。此外,还可以研究使用隔行扫描技术获得更好画面细节的可能性,当然价格要合理。还有许多其他问题需要回答,火腿最适合进行必要的调查和实验。

  坐在黑暗的房间里看着 SSTV 接收机的显像管,其魅力不可否认。至于值不值得花 600 到 1000 美元去做这件事,更不用说为获得特级或高级入场券而头破血流了,那就由您自己决定了。当然,如果你不介意用基本部件组装自己的系统,你也许可以大大降低成本。

  接到湖南科学技术出版社编辑的邀约,很快就收到他寄来的出版社新书 马克·拉伯伊著 蔡留琴 殷倩译 科学家传记系列: 《古列尔莫·马可尼传:联络世界的人》,五一小长假在家阅读,小时候偶像无线电之父马可尼的完整人生拼图在脑海中拼凑完整了:一生醉心于研究无线电的人,将无线电频谱投入实际商用的第一人,成功开发出第一个全球性通信系统的人,对无线电事业狂热追求忽略了生命中的其他事情的人,将移动通信、个人通信和远距离通信扩展到天涯海角的人。天赋异禀,唯独钟情于科学,即使没有接受过正规学院教育、没有一张正式文凭,却能在27岁就秒杀 居里夫人等一众大神,获得首届诺贝尔物理学奖提名,并在8年后获奖。 在20世纪之交,他的名字实际上已经等同于无线电, 我们需要了解那个时代的他。

  以前,我接触到的马可尼是碎片化的,多是他在1897年和助手在英国海岸进行跨海无线电通信试验成功以及后来的商业化应用的案例,技术性强可读性不高。搜索网络,关于马可尼的内容有限,寥寥几篇文章不足以了解无线电奇才的一生。这本书全景化展现了在名人光环下性格复杂的马可尼英勇、卑鄙的传奇性一生,正如该书作者所言,马可尼最伟大的发明就是他自己。

  《古列尔莫·马可尼传:联络世界的人》,【加拿大】马克·拉伯伊/著 蔡留琴 殷倩/译,湖南科学技术出版社,2021年12月版

  这本《古列尔莫·马可尼传:联络世界的人》,回顾了他的传奇一生,同时新增加了来自4个国家,多种语言的未公开档案和实地调查资料。作者想告诉我们,马可尼的一生及成就并非只属于意大利,他的想象力和发明超越了时间,当今的世界和我们,仍然生活在他的创造之中。

  一本让电台小叔BG5WKP爱不释手的无线电奇才传记,和出版社争取到最低折扣价,推荐给各位火腿小伙伴们!

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