作者：Diane Bruce，VA3DB
在移动电话、互联网和即时通信大行其道的今天，人们很容易忘记无线通信和全球互联网仍然依赖无线电通信。业余无线电操作员，又称 ham，是让无线电通信走向商业实用的先驱。在无线电发展的早期，爱好者搭建和摆弄电子设备，就像现代黑客使用电子设备、机器人和计算机一样。他们过去是、现在仍然是现代"创客"精神的一部分。业余无线电操作员接着创建了早期的广播电台和电视台。如今，业余无线电依然充满活力，吸引着那些想学习无线电技术、想构建融合计算机与无线电的新系统的人。
业余无线电是获得联邦许可的爱好。无线电频谱由多种业务共享，ham 又热衷于实验，具备基本的无线电技术和法规知识对于避免干扰其他业务至关重要。业余无线电是少数允许自制无线电设备、设计新协议和系统的无线电业务之一。
只要具备技术背景，许可证要求都很容易满足，而且不需要掌握摩尔斯电码。
业余无线电爱好者参与过移动电话和卫星系统的开发，也协助构建了现代互联网。科学家、程序员和电子工程师都对业余无线电抱有浓厚兴趣。
既然如此，为什么要把计算机和业余无线电结合在一起？计算机和无线电技术在过去几年发生了翻天覆地的变化。现代 ham 用计算机处理卫星预测、数字编码语音、日志记录、数字模式、软件定义无线电和各种各样的任务。
这催生了大量面向业余无线电的应用，其中许多是为 Linux 操作系统编写的。我们这些（https://wiki.freebsd.org/Hamradio On FreeBSD）从事 FreeBSD 业余无线电 Ports 工作的人，很想改变这种局面，把 BSD 也带进这一领域。幸运的是，许多通用或专门为 Linux 编写的应用很容易移植到 FreeBSD 上。
业余无线电操作员最早把个人计算机用于收发无线电传打字信号。早期 ham 的无线电传打字（RTTY）使用过剩的、淘汰的打字机（如 model 15）外接调制解调器。可以想象，这些笨重的机器让 RTTY 对许多 ham 来说并不实用。这些机器使用现代 8 位 ASCII 码的前身——通常称为 Baudot（学究一点叫 Murray 码），是一种 5 位（5 电平）加起止位的编码。这些机器再接上一台为无线电用途设计的调制解调器，对音频信号进行大量滤波以减少其他信号的干扰。RTTY 天生适合早期的家用个人计算机，是最早的数字模式之一。用 Apple II 这样的早期 8 位计算机生成和解码 5 电平码非常容易，但仍然要外接调制解调器。如今计算机性能足以用信号处理代替外接调制解调器，直接解码空中的无线电传打字并显示文本。FreeBSD 上常用的程序是 fldigi。fldigi 本身是解码 RTTY、Hellschreiber 等许多短波信号和 PSK31 等现代协议的现代瑞士军刀。
它用音调在旋转的滚筒上绘出字符。更多信息见维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Hellschreiber。
图片来源：http://www.gladlylearn.com/AmateurRadio/RSGB/RSGB_39_Late1950s.JPG
随着现代计算机性能的提升，利用现代数字信号处理进行的弱信号检测能力大幅提高。Joe Taylor 是一位获诺贝尔奖的物理学家，业余无线电呼号为 K1JT，他希望找到一种把信号发送到月球再反射回来的方法（地月地通信，简称 EME，即月面反射），借助月球把信号传遍全球。他运用射电天文学专长，采用现代高级信号处理开发了 Weak Signal JT（WSJT），引入了新的 JT65 模式。早期 ham 的 EME 通信需要非常昂贵、庞大的天线阵列和大功率放大器。WSJT 让 ham 用更普通、便宜得多的电台就能进行 EME 通信。
全球各地的 ham 现日常使用 WSJT、WSJTX 及其衍生项目 WSPR，以极低功率与世界各地通信，不仅通过月球，还通过传统的电离层短波通信。（参见 http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/）
最近一次跨大西洋 2m 波段的通信尝试之所以成功，仅仅是因为信号从国际空间站反射回来——当时它恰好在正确的时间位于正确的位置！（2014 年 7 月 14 日，见 http://www.brendanquest.org/）
PSK31 是一种低带宽模式，在现代 ham 中也很流行。它能在噪底以下被听到，深受低功率操作者喜爱。这里大多数 ham 同样选用 fldigi。
业余无线电爱好者在分组无线电的早期工作中发挥了重要作用，这项技术后来被用于警察和其他应急服务的加密数字系统中。使用改良 X.25 协议（AX.25）的存储转发网络至今仍在全球使用。这构成了被称为业余无线电定位报告系统（APRS）的跟踪系统的骨干。FreeBSD 通过 Xastir 和 YAAC 为 APRS 提供良好支持。
电台使用 GPS 接收机通过 AX.25 经 APRS 广播当前位置。该系统对于利用业余无线电协助专业人员（例如民航巡逻队 CAP）进行搜救的志愿者来说非常宝贵。这些信号也通过互联网中继，从而实现全球台站跟踪，例如 http://aprs.fi/#!addr=FN25 会显示作者所在的渥太华地区。
软件定义无线电是业余无线电爱好者正在实验的最热门新技术之一。利用高速 A/D 转换器，无线电信号可以直接从空中采样，转换成正交数字采样（两个信号之间有 90 度相移），通常称为 I/Q 信号，由计算机解码。对于发射，业余无线电信号也可以用 D/A 转换器生成并发射。
当 Adrian Chadd（业余无线电呼号 KK6VQK，adrian@FreeBSD.org）想查看 WiFi 传输的频谱布局时，他需要一个得到良好支持的软件定义无线电（SDR）包。这意味着 Adrian 必须帮助把支持 Ettus 公司 USRP 的软件移植到 FreeBSD，才能在他的 BSD 系统上配合 GNU Radio 使用。GNU Radio 是一个软件框架，其中的组件可以通过图形界面连接起来，搭建 SDR 无线电系统。
高端射频 A/D 和 D/A 系统可以同时处理数兆赫兹的频段，就像射电天文或 WiFi 信号分析中必须做到的那样。然而，许多 SDR 也可以用任何现代计算机都配备的标准声卡，或用基于 RTL2832U 芯片组的 DVB-T 电视棒 USB 适配器来完成。声卡只能采集基带音频信号，因此任何射频信号必须下变频到基带才能解码。所谓的"SoftRock"是一种低成本射频转换器，可与 QUISK 等程序配合，解码传统短波模式，包括单边带（SSB）、FM 和 AM。
电视棒 USB 适配器可以直接采样直至 UHF 频段的射频信号，因此可用于监听该频段的业余无线电频率，甚至只是收听广播 FM 电台，例如 rtl-sdr 端口可与 GNU Radio 配合使用。许多业余无线电爱好者已经为 GNU Radio 构建了上变频器，将低频频段（短波）接收频率转换到电视棒适配器能接收的范围。
业余无线电爱好者设计和建造了自己的卫星。AO-7 于 1974 年首次发射，至今仍在运行，尽管电池已耗尽，只能在严重降级模式下工作。
建造卫星需要多领域的知识，如电力工程、电池技术、无线电和嵌入式计算机系统。这些人正是为 NASA 工作的那类人才。对于普通业余无线电爱好者来说，了解天线指向哪里、每个卫星何时过境，需要跟踪软件。这里常用 predict 和 gpredict 等程序。
国际空间站上有持有执照的业余无线电操作员，它在近地轨道运行。当它处于自动模式时很容易收到信号，当宇航员活跃时也能与之通话。可以想见，空间站上的宇航员没有太多时间直接与地面 ham 通话，但他们会专门安排时间与地面的学校通话。你可以在 gpredict 的截图中看到这颗卫星。
业余无线电电视是一些 ham 使用的模式，不过大部分活动采用低带宽的电视形式——慢扫描电视（SSTV）。早期 SSTV 需要用余辉时间很长（P7）的荧光粉的废弃雷达显像管，对眼睛非常刺激，但能在画面消退之前把图画完。如今这一切都用计算机解码，并且支持全彩图像。国际空间站也曾向地球广播 SSTV 信号供地面台站接收。
中继台用于将接收机放在山上或高楼顶部，配合转发移动台信号的发射机，从而扩展移动台通信距离。通过互联网把本地城市中继台连接起来是一件很简单的事。这可以通过 tnebridge 或 svxlink 来完成。
业余无线电可以做得非常技术化，也可以只是一种休闲爱好。这个爱好中有如此多不同的兴趣方向和方面，本文只能覆盖其中一小部分。廉价计算时代的到来正在让业余无线电变得更有趣。也许你现在也已经对它产生了兴趣。如需进一步阅读，作者建议从以下网站开始：美国 http://www.arrl.org，加拿大 http://www.rac.ca。
DIANE BRUCE 从事各种形式的计算机编程已超过 40 年，在嵌入式/实时领域有超过 35 年经验。她目前为 FreeBSD 项目做贡献，主要在 ports 方面。她的爱好包括业余无线电、写作和音乐（业余音乐人）。她于 1968 年首次获得业余无线电执照。db@Freebsd.org