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Manual_zh.md

File metadata and controls

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uBitx fsm版使用说明

uBitx是一个开源的短波业余电台,主要性能如下(来自官网):

  • 接收机
    • 灵敏度:0.2uV
    • 选择性:2.4KHz,由8个晶振构成低纹波SSB滤波器
    • 异频收发(官方版本实现为RIT功能,fsm版本实现为Split功能)
    • 频率:500KHz至30MHz
    • 可切换边带
  • 发射机
    • 发射功率:10MHz范围内可达10W,21MHz范围内可达7W,28MHz可达2W
    • 内置CW电键
    • 低失真:使用2个IRF510s与4个2N3904构成推挽模式功放

uBitx fsm是由BG1REN完全重写的固件。最初做这个固件的目的是验证用“有限状态机”模型实现嵌入式系统是否有效。随着实现的功能越来越多,就逐渐形成了一个“足够用”的固件。固件源码以GPL 3许可证开源,项目网址为:https://github.com/qiwenmin/ubitx-fsm。

Fsm版本的固件功能

Fsm版本的固件的主要功能有:

  • 支持LSB、USB、CW、CWR模式的接收和发射
  • 支持VFO模式和频道(MEM)模式
  • 支持A、B双通道
  • 支持SPLIT,可异频异模式操作
  • 有20个频道,每个频道可存储A/B两个通道的模式和频率、Split状态和当前激活的通道
  • 支持手动键(单声道插头和立体声插头都支持)和自动键(可选Iambic A或B模式,及左右手模式)
  • 可调整CW侧音频率、自动键速度、CW停止发射的延迟时间、电键模式
  • 可设置ITU分区(1、2或3),根据不同分区设置来限制可发射的频率范围
  • 支持ICOM CI-V指令,可以用常用的软件操作电台,支持Ham Radio Deluxe v5.24.0.38、WSJT-X、OmniRig、FlDigi等
  • 支持自动发报
  • 支持显示开机呼号
  • 提供振荡器校准功能(10MHz发射模式校准或Zero Beat接收模式校准),确保频率准确
  • 提供BFO校准功能(CW模式和SSB模式分别校准),确保最优的信号质量

操作界面

uBitx的操作界面比较简洁:唯一的输出设备是一个16x2的字符LCD,输入设备有:

  • 旋转编码器(旋钮)及自带的功能按钮(F按钮)
  • 带PTT按钮的MIC
  • 电键(支持手动键和自动键)
  • 音量电位器及自带的电源开关

开机

打开电源后,LCD会显示开机信息。如果没有设置过呼号,则显示默认的开机信息:

ubitx-welcome

如果设置过呼号,则显示带有呼号的开机信息:

ubitx-welcome-callsign

开机信息中显示有固件版本号。上图中版本号是“0.02”。

如果按下“F-按钮”的同时打开电源,电台会进入“Setup via Serial”模式,在此模式下可以用计算机接上电台来设置呼号和自动发报的内容。此模式将在后文中讲解。

主界面

显示完开机信息之后,电台进入主界面。根据电台状态的不同,主界面的显示内容有所不同。

ubitx-main

从上图中可以看到,主界面的信息主要有:

  • 最重要的信息在第二行展示,包括:
    • 通道的模式:是VFO模式还是频道(MEM)模式。如果是VFO模式,则显示V,如果是频道模式,则显示M。
    • 通道:当前工作的是A通道还是B通道。上图中的V-A表示当前选择了VFO模式、A通道。
    • 工作模式:CW、CWR、LSB或USB。上图中为CW模式。
    • 频率:上图中频率为7.023MHz。
  • 状态信息及另一个通道的信息在第一行展示,包括:
    • 锁定状态:锁定状态开启的情况下,旋钮旋转时频率或频道都保持不变,防止误碰旋钮导致频率或频道意外变化。开启锁定时,屏幕左上角显示一个锁图标。
    • Split模式:开启Split模式时,会显示S字符。
    • 中部和右侧显示的是另一个通道的模式和频率。
    • 上图中,第一行显示的信息为:开启了锁定、开启了Split、VFO-B的模式和频率分别为USB和14.074MHz。

如果开始发射,无论在什么显示模式下,电台都会进入主界面,并在左上角显示发射图标(一直闪烁),如下图所示:

ubitx-tx

在主界面中,可进行的操作有:

  • 旋转旋钮:如果没有开启锁定,旋转旋钮能调整频率(VFO模式)或更换频道(频道模式)。
  • 短按F按钮(按下时长小于0.8秒):进入菜单模式。
  • 长按F按钮(按下时长大于0.8秒,小于1.6秒):进入频率调整精度模式。
  • 长按F按钮(超过1.6秒):开启锁定模式或关闭锁定模式。

菜单模式

进入菜单模式后,屏幕显示菜单项,如下图所示:

ubitx-menu

菜单占用屏幕的第一行,包括:

  • 菜单编号:上图中Mode菜单的编号为0。编号从0到9、再从a到z。
  • 菜单名称:上图中的Mode为菜单名称。
  • 菜单值:上图中的USB为菜单Mode的值。有些菜单没有菜单值。

在菜单模式下短按F按钮,则选择当前菜单功能。如果菜单没有值可选,则直接执行菜单功能。例如切换A/B通道。如果有值,则进入设置值的模式,如下图所示:

ubitx-menu-value

如图所示,在设置值的模式下,菜单值在一对对角括号中。这时旋转旋钮可以改变菜单值。短按F按钮完成设置。

在菜单中长按F按钮可取消当前选择。

频率调整精度模式

在主界面中,如果当前是VFO模式,长按F按钮(介于0.8秒到1.6秒之间)会进入频率调整精度模式:

ubitx-adj-base

通过旋转旋钮,可以改变调整频率的精度(由频率值上方的三角箭头指示,随旋钮的动作左右移动)。短按F按钮确认,长按F按钮取消。

在VFO模式下,旋转旋钮调整频率值时,频率值变化的最小精度即为在上图的界面中设置的精度。

发射操作

CW模式下发射

在CW模式下(CW、CWR),通过电键来发报。

电台支持手动键和自动键,请在菜单中选择正确的电键类型、速度(自动键)。

如果发射频率超出了业余电台可用的频率范围,电台不会真正发射,但仍然产生侧音。这时可以将电台当成一个电码练习器。

如果设置过自动发报的文本,还可以使用自动发报功能,让电台自动发射预存的内容。

自动发报

在CW模式下,有两种方式开发自动发报:

  • 按PTT按钮,开始自动发报
  • 先短按F按钮调出菜单,在显示菜单的情况下用自动键发字符“E”(点)或字符“T”(划),也会开始自动发报

注意:如果没有设置过自动发报的文本,则不会启动自动发报功能。可以通过“Setup via Serial”功能设置自动发报的文本。

自动发报过程中,再按一次PTT按钮或按下电键,会停止发报。

SSB模式下发射

在SSB模式下(LSB、USB),按PTT键进行发射,松开PTT按钮即停止发射。

此模式下CW电键没有发报功能。

菜单功能

电台具有两个菜单,一个是普通菜单,一个是系统配置菜单。

普通菜单下,不影响其他的操作,例如发射、用计算机控制电台等。系统配置菜单下,其他功能将被禁用,只有系统菜单功能可用。

普通菜单

在主界面中短按F按钮进入普通菜单。菜单功能包括:

  • Mode:切换当前通道的模式,可选CW、CWR、LSB或USB。
  • A/B:切换当前通道(从A切换到B,或从B切换到A)。
  • A=B:将两个通道的模式和频率设置为一样(使用当前通道的值)。
  • Split:打开或关闭Split功能。
  • V/M:在VFO模式和频道(MEM)模式之间切换。如果所有的频道都是空的,则无法切换到频道模式。
  • M→V:将指定频道中的内容写入VFO。如果所有的频道都是空的,则无法执行此功能。
  • MW:将当前的参数写入指定频道。在选择频道时,如果频道号前为M字符,则表示此频道已经保存有数据;如果频道号前为问号,则表示此频道是空的。
  • MC:清空指定的频道。如果所有的频道都是空的,则无法执行此功能。
  • CW Tone:设置CW的侧音频率,单位是Hz。
  • CW WPM:设置自动键的速度。
  • CW Delay:设置CW模式停止发射的延时时长,单位是毫秒。
  • Key:设置电键模式,可取值为:
    • STRAIGHT:手动键(立体声插头和单声道插头都支持)
    • IAMBIC AL:自动键,模式A,左手
    • IAMBIC AR:自动键,模式A,右手
    • IAMBIC BL:自动键,模式B,左手
    • IAMBIC BR:自动键,模式B,右手
  • ITU Rgn:设置ITU分区,中国应该选择3区。
  • SYS CONF:进入系统菜单,选择此功能会提示Yes或No,选择Yes进入。
  • Exit Menu:退出菜单,回到主界面。

在普通菜单模式下,还能用自动键发莫尔斯码来执行快捷操作。这些操作包括:

  • E或T:开始自动发报。
  • S和N:临时调整发报速度,S为慢速,N为普通速度。慢速发报所对应的WPM可以在“Setup via Serial”模式中设置。
  • X:执行V/M菜单功能。
  • C、R、L和U:切换工作模式。C为CW、R为CWR、L为LSB、U为USB。
  • M:切换到频道(MEM)模式。
  • V:切换到VFO模式。
  • 0到9:切换到对应的频道(CH-00到CH-09)。

系统菜单

在普通菜单中选择“SYS CONF”后,进入系统菜单。菜单功能包括:

  • Exit Menu:退出系统菜单。
  • 10MHz Calibrat:用10MHz发射模式校准振荡器。后文会讲解如何校准。
  • 0-Beat Calibra:用SSB接收模式通过zero beat校准振荡器。后文会讲解如何校准。
  • BFO Calibrate:校准BFO。需要在SSB和CW模式下各自执行一次BFO校准。后文会讲解如何校准。
  • Reset All:重置所有的设置数据及保存的状态。此功能会将所有的数据清除,包括已经校准的数据,慎用!

Setup via Serial

在按下F按钮的同时打开电台的电源,会进入到“Setup via Serial”模式,此模式下可以通过计算机来设置电台的一些数据。在这个模式下,电台屏幕会显示“Setup via Serial”,在电台上无法进行任何操作。

在此模式下,用USB电缆连接计算机和电台,在系统正常加载USB转串口驱动程序之后,即可在计算机的系统中找到电台对应的串口设备。用终端软件打开此串口,即可进行设置工作。终端软件的配置参数为:

  • 速率:19200
  • 数据位、奇偶校验、停止位:8-N-1
  • 终端设置:原始模式(RAW mode)、无本地回显(No local echo)

终端软件成功连接电台并打开串口后,在软件中应该能看到如下的输出文字(如果设置过这些数据,则会同时打印出相应的内容):

1. Callsign: 
2. Autokey Text: 
3. CW key slow WPM: 15

Power off the uBitx when done. Choose [1, 2, 3]:

如果终端中没有出现提示信息,可以按一下回车键。

按相应功能的数字编号,根据提示完成配置。输入时可用退格键删除错误的字符,最后按回车键完成输入。如果输入过程中需要取消,可以按Ctrl+C键。

设置完毕之后,关闭并重开电台的电源,即可让设置生效。

下面是一个设置过程的例子:

Press <ENTER> to start...

1. Callsign: 
2. Autokey Text: 
3. CW key slow WPM: 15

Power off the uBitx when done. Choose [1, 2, 3]:1

Input Callsign: BG1REN

1. Callsign: BG1REN
2. Autokey Text: 
3. CW key slow WPM: 15

Power off the uBitx when done. Choose [1, 2, 3]: 2

Input Autokey text: CQ CQ DE BG1REN BG1REN PSE K

1. Callsign: BG1REN
2. Autokey Text: CQ CQ DE BG1REN BG1REN PSE K
3. CW key slow WPM: 15

Power off the uBitx when done. Choose [1, 2, 3]: 3

Input CW key slow WPM (5-60): 12

1. Callsign: BG1REN
2. Autokey Text: CQ CQ DE BG1REN BG1REN PSE K
3. CW key slow WPM: 12

Power off the uBitx when done. Choose [1, 2, 3]: 

电台软件连接电台

电台软件连接uBitx fsm版本的电台,需要用下列设置:

  • 速率:19200
  • 数据位、奇偶校验、停止位:8-N-1
  • 电台类型:ICOM IC-7000

目前实测的完全正常工作的软件有:

  • Windows平台
    • Ham Radio Deluxe v5.24.0.38(这是最后的免费版本)
    • WSJT-X
    • OmniRig
  • macOs平台
    • WSJT-X
    • FlDigi
  • Linux平台
    • WSJT-X

校准

校准功放偏置

首先需要校准功放偏置(PA BIAS),保障功放处在正常的工作状态。

进行此项校准需要测量电台的工作电流,并需要一个小的一字螺丝刀调整电路板上的两个电位器。

操作详情参见官网的说明:http://www.hfsignals.com/index.php/ubitx-tuneup/

校准振荡器主频

电台的振荡器主频可能不准确,可以任选下面的一种方式完成校准。比较而言,方法一更为精确。

校准的过程中,随时可以长按F按钮取消校准操作。

方法一:通过发射10MHz信号的模式进行校准

在系统菜单中选择“10MHz Calibrat”菜单项,进入校准功能。注意,一旦进入校准功能,电台就持续以10MHz左右的频率进行发射,所以应提前接好假负载,以防损坏功放单元。

进入校准功能后,观测电台发射的信号频率(可以使用带频谱功能的SDR或电台、或使用频谱仪、或使用频率计、或使用别的频率准确的电台产生zero beat现象等),旋转旋钮让电台发射的频率为准确的10MHz,即完成了校准,短按F按钮保存校准值。

方法二:通过接收某个已知频率的信号,产生zero beat的现象,来进行校准

将电台设置为SSB模式(LSB或USB),并将频率设置为已知信号的频率(已知信号可以是某个信标台、或是信号发生器、或是一台频率准确的电台发射的CW信号)。如果振荡器主频准确,这时会产生zero beat现象,听不到信号声。如果频率有偏差,根据差异的大小,会听到不同频率的信号声。

选择系统菜单的“0-Beat Calibra”菜单项,进入校准功能,旋转旋钮,使其产生zero beat现象,让信号声正好消失。这时即完成了校准,短按F按钮保存校准值。

校准BFO

在校准振荡器主频后,需要校准BFO。

校准BFO的操作,是精调第二中频的频率,使信号的有效部分能正常通过窄带滤波器的带通范围,保障信号的质量最优。

由于CW信号和SSB信号的有效频率分量并不一样,因此需要在CW模式和SSB模式下分别校准BFO。

要校准BFO,首先将电台接收频率和模式设置为已知信号的频率和模式(比如用另一个电台发射的信号),然后在系统菜单中选择“BFO Calibrate”菜单项,进入校准功能。旋转旋钮,让扬声器发出的信号声最响亮、音质最清晰,即完成了校准,短按F按钮保存校准值。

注意:CW模式和SSB模式各自需要进行BFO校准!

一些资源