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
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
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:
如果设置过呼号,则显示带有呼号的开机信息:
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。
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。
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:
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。
进入菜单模式后,屏幕显示菜单项,如下图所示:
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:
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。
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:
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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!
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
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/
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。
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。
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。
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!
- uBitx fsm固件项目网站:https://github.com/qiwenmin/ubitx-fsm
- uBitx官网:http://www.hfsignals.com/index.php/ubitx/
- 官方固件项目网站:https://github.com/afarhan/ubitx
- Dr. Lee的固件项目网站:https://github.com/phdlee/ubitx