LWN：业余无线电的FOSS软件！
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FOSS for amateur radio
September 7, 2021
This article was contributed by Sam Sloniker
DeepL assisted translation
https://lwn.net/Articles/868309/
业余无线电用户（国内爱称为"火腿"，来自 ham）一直在他们的爱好中尝试各种方式来使用计算机，毕竟个人电脑已广泛流行了。也许甚至在 PC 流行之前他们就开始这么做了。虽然许多人的想象中 ham 们就是永远对着麦克风说话或敲击电报键（发摩尔斯码），但现在许多 ham 改为了在键盘上打字了，甚至是用鼠标点击电脑屏幕 GUI 上的按钮来进行交流。就算是那些仍然喜欢直接讲话或使用摩尔斯电码的 ham，也可能在使用计算机做一些工作了，比如记录联系人，或者预测无线电状况。虽然大多数 ham 使用 Windows，但 Linux 中也不乏一些 ham 无线电软件。
Utilities
HamClock，顾名思义，主要功能是时钟，但它也有其他一些功能。它展示了一张世界地图，用户可以点击地图上的任何地方来查看当地时间以及该地点的天气状况。它还展示了无线电信号传播情况的预测，指出 ham 发出的信号在地球上指定位置被接收到的概率。这些预测会在地图上标记一些数字来展示出来。除了传播情况预测外，HamClock 还提供了图表和图像来显示太阳活动，如太阳黑子就对无线电传播有很大影响。
[HamClock]
大多数 ham 都会记录他们通过无线电所进行的所有联络。在一些国家的法律中曾经（现在也可能）也是一个强制要求。历史上，ham 都是用纸来进行记录的，但现在许多人使用记录软件了。基于 Linux 有几个 FOSS 的记录程序，如 FLLog 和 Xlog。有一个跟记录功能的程序，不过它是用来配合其他记录软件一起使用的，这就是 TQSL，它会用加密技术来对联络确认书进行签名，并将其发送到世界日志（LoTW，Logbook of the World）。美国无线电接力联盟（ARRL，American Radio Relay League）就使用 LoTW 的验证记录来为某些成就颁发奖项，比如完成了同 100 个国家的联络、或集齐了美国所有 50 个州。以前的方式是需要提交从每个国家或州的联系人处寄来的明信片（称为 QSL 卡）。收集 QSL 卡这件事目前仍然很流行，而且它们仍然也可以用于奖励，LoTW 仅是一个可选项而不是必需的。
Communication tools
一直以来，进行通信的时候 ham 都会使用连续波（CW，continuous wave）来发送摩尔斯电码或各种 "phone"（voice）mode 信息。有多种 phone mode 可以允许两个或更多的无线电爱好者直接互相交谈，这些 phone mode 的区别主要是使用了不同的方式来将音频信号转换成无线电波。然而，许多 ham 现在开始使用若干种 digital modes（数字模式）了。这些数字模式的主要好处之一就是可以从微弱的信号中解码出正确信息，比起 CW 或 phone mode 来说可以支持更可靠的长距离通信。
FT8 是 ham 无线电中最流行的一种 digital mode。它可以将联络过程结构化，也就是通常的交换呼号、位置和信号强度报告等信息。FT8 会发送简短的编码信息，如 "CQ KJ7RRV CN72"。在该信息中，CQ 意味着 "呼叫所有电台"，KJ7RRV 是我的呼号，CN72 是我在俄勒冈州南部海岸附近的位置，使用 Maidenhead 定位系统进行的编码。
FT8 比其他大多数数字模式都慢很多。光是发送上面的信息就大约需要 13 秒。但这个缓慢的速度使得它非常可靠，即使是在恶劣的无线电条件下也一样。由于过去几年位于太阳周期这 11 年的周期中的最低点，所以无线电传播条件相对较差（不过目前正在变好）。FT8 在所有条件下都是可用的，但在条件好的时候当然更容易完成联络。WSJT-X 是 FT8 起源程序，也是最流行的程序，它是 FOSS 软件，可用于 Linux。
Fldigi 是另一个用于数字模式的程序。与 FT8 不同，fldigi 中的大多数模式都可以直接传输任意格式的文本。其中最流行的模式是 PSK31，这是为长距离的对话联络而设计的。其他一些模式则主要用于传输文件，fldigi 对文件传输也有很好的支持。Flamp 是一个附属于 fldigi 的独立程序。专门用于通过无线电来传输文件，它会将文件编码为纯文本格式，然后可由另一台电脑上的 flamp 来解码。如果在传输过程中出现错误，flamp 可以检测到错误，并确定它位于文件的哪一部分，因此发送者可以只重新发送失败的那一部分。
Flmsg 这个程序采用类似 email 的各种表单，也是跟 fldigi 和（或者）flamp 配合一起使用。每个表单都可以有效地传输类似于 excel 这样的结构化数据，就不需要在每条信息中都传输相同的一些内容了。有些表单是为了应对灾害，例如，有一个 "ICS-216 MEDICAL PLAN" 的表单，就专门用于发送有关可用的救护车、医院和其他紧急医疗资源的信息的。其他一些表单，比如 "ICS-213 GENERAL MESSAGE"，主要包含一些随意格式的文本，用于在没有更合适的表单的情况下来使用。
Fldigi、flamp 和 flmsg（包括其带有的各种表单），以及其他一些相关程序，都可以在 W1HKJ 的网站上或从 SourceForge 获取到。
Radio modems
WSJT-X 和 fldigi 使用的调制解调器是纯软件版本，然后使用计算机的声卡来发送和接收音频信号。这些信号再使用一种叫做 rado-sound-card interface 接口的特殊设备来经过无线电（radio）发送和接收的。网上有这种接口的原理图，不过大多数 ham 都会购买一个成品。SignaLink USB 是很受欢迎的一个型号，它还有内置的 USB 声卡，允许用户继续将计算机的内部声卡用作其他用途上。虽然制造商还没有正式支持 Linux，但许多人已经成功在 Linux 中使用该设备，不需要安装额外的驱动程序。
另一种常用的 digital mode 就是 packet radio（报文方式的无线电传输）。大多数 packet 网络都使用 AX.25，这是针对 ham 无线电使用场景的 X.25 的修改版。Linux 可以很好地支持 packet radio，因为内核中的网络协议栈对 AX.25 有原生支持。虽然可以使用外置的硬件调制解调器，但现在普遍来说是在使用计算机声卡进行 packet radio 了。Dire Wolf，是 Linux 中的一个 FOSS packet-radio 程序，它包含了声卡调制解调器以及一些内核不提供的路由功能。
Winlink 是一个基于无线电的电子邮件系统，这也是另一个流行的 digital radio system。Pat 是支持 Linux 的 FOSS Winlink 客户端，包含了基于 Web 的 GUI。使用 Winlink 的方式之一就是连接到支持业余无线电数字开放协议（ARDOP）的声卡调制解调器，也支持 Linux 了。Winlink 也可以（在较短的距离内）使用 packet radio。Winlink 还有其他的模式，但大多数模式不是被废弃了就是专有（proprietary）模式，有些也只能用于 Windows 系统上。
FreeDV 是一种新的 digital mode，它与前面提到的那些模式不同，它们中大多数模式都是采用某种形式来传输文本的。而 FreeDV 是一种数字语音模式（digital voice mode）。它需要两块声卡，当用户对着连接到其中一块声卡的麦克风说话时，FreeDV 会使用一个叫做 Codec 2 的开放编解码器（open codec）来压缩数字音频，然后在第二块声卡上使用声卡调制解调器来通过无线电传输编码之后的音频信号。在接收者这一边也是同样的过程，只不过是反过来而已。FreeDV 在许多情况下都比那些传统的模拟电话模式（analog phone modes）通讯更可靠。使用模拟语音，仍然可以听到微弱的信号，但很难听懂。而使用数字语音的话，信号要么是清晰可辨的，要么就根本听不到。这意味着，当信号既不强也不弱时，数字语音通常会更清晰、更容易理解。
还有一个与无线电有关的设备可以与 Linux 一起使用，这就是 RTL-SDR。这是一个低成本的软件定义的（software-defined）无线电接收器，可以用来接收大多数的无线电信号，包括一些 AM 频道广播电台、大多数 ham 广播信号、短波电台、海洋和航空通信、许多警用频道等等。(还可以接受一些数字信号，但除了 ham 波段以外的其他信号大多都是加密的。）某些 RTL-SDR 产品的价格还不到 15 美元，但建议花 30-40 美元左右买一个质量好点的。我推荐 RTL-SDR.com 上的产品，因为其他的一些产品可能无法接收 AM 广播、短波和某些 ham 信号。
Becoming a ham
对于许多人来说，获得 ham 执照是了解和尝试无线电技术的好方法。至少在美国，每个有执照的 ham 无线电爱好者都可以设计自己的 digital mode 并直接用在空中通讯上，只要它符合了所需的一些条件并且有公开文档说明。对其他人来说，成为一名 ham 是帮助救灾的一种方式。像美国红十字会这样的组织，在互联网和手机基础设施出现故障时，就是依靠 ham 电台进行通信。然而，还有一个原因是可以认识新朋友。虽然像 FT8 这种 "电脑对电脑" 而不是 "人对人" 的模式在某种程度上无法直接实现这个目标了，但许多 ham 在 QRZ.com 等网站上公布了他们的电子邮件地址，而且大多数人很乐意收到他们通过无线电波联系过的人发来的电子邮件。
对于那些有兴趣获得 ham 无线电执照的人来说，有几种资源可以利用。如果你住在美国，ARRL 的执照、教育和培训网页将是一个很好的开始。HamStudy.org 是学习考试和寻找考试课程的绝佳资源。它针对美国和加拿大的考试提供学习指南，尽管它的考试搜索器只列出了美国的考试课程。最后，在互联网上搜索"ham radio club in [your city/town]"，很可能就会找到俱乐部的网站，其中可能会有联系信息以及关于如何获得执照的更多信息。
全文完
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