在中文網路上關於這個頻段的介紹非常少,我花了時間搜尋並整理了一些資料,希望能幫助那些從未接觸過這個頻段的無線電愛好者入門。希望更多的人能參與到這個頻段中。由於時間有限,目前仍在不斷完善,如有錯誤請指正交流。
歷史與來源
136kHz 很可能是業餘無線電愛好者最早使用的頻段。 在無線電發展的早期,當法律尚未對空中的電波做出任何限制時,早期的無線電愛好者已經使用線圈、萊頓管以及類似現代白金機的變壓器,在小屋裡產生電火花,少部分能量進入耦合的天線,進到無垠的天空中。
然而實際上,136kHz是一個相當年輕的業餘頻段。根據法律,允許在業餘頻段使用136kHz的頻率,自2007年11月9日起生效。當天,在日內瓦舉行的國際電信聯盟 2007 年世界無線電通訊大會 (WRC-07) 同意將 135.7–137.8 kHz 的頻段劃分為次要業務用途。儘管在 ITU 分配之前,一些國家已經根據…CEPT/ERC 建議 62-01 E ("業餘服務使用 135.7–137.8 kHz 頻段", 1997 年,馬因茲)將該頻段授權給業餘用途。本建議書建議將135.7-137.8kHz的頻段作為次要用途,並分配給業餘頻段,最大功率為E.I.R.P. 1W。在此之前,130–148.5 kHz的頻段主要用於水上移動業務和固定業務。主要使用者是海軍潛艇單向傳輸以及無線電定位系統。
此外,ITU第2區的一些國家也允許使用低頻段,例如美國和加拿大允許任何人士(無需提供無線電操作證明,只需提交申請)在160-190 kHz之間進行無線電通訊實驗。但有以下要求:
- 最終射頻階段的總輸入功率(不包括燈絲或加熱器的功率)不得超過 1 瓦。
- 總長度,包括傳輸線、天線以及接地線(若有使用),不得超過15公尺。
- 所有 160 kHz 以下或 190 kHz 以上的雜散訊號應至少低於未調製載波 -20 dB。判定是否符合 20 dB 衰減要求的標準,可以基於對廣播電台天線輸出端的測量。如果廣播電台使用永久性附加的天線,則應透過測量輻射電磁場來驗證合規性。
我國的法律現狀
我國的135.7-137.8 kHz業餘頻段,自2010年12月1日起實施《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》(工業和信息化部令第16號)而設立。
為適應無線電業務和無線電技術的發展,以滿足我國各行業、各部門對無線電頻率資源的需求,並與《無線電規則》的國際頻率劃分保持一致,根據《中華人民共和國無線電管理條例》相關規定,工業和信息化部於2008年決定對2006年頒布實施的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》進行修訂。
目前,該頻段的業餘業務頻率劃分狀況如下:次要業務
135.7–137.8:固定,水上移動,無線電導航 [業餘]
5.64 固定業務電台在分配給該業務的90 kHz與160 kHz(第一區為148.5 kHz)之間頻帶內,以及水上移動業務電台在分配給該業務的110 kHz與160 kHz(第一區為148.5 kHz)之間頻帶內,僅限使用A1A或F1B、A2C、A3C、F1C或F3C類型的發射。水上移動業務電台在110 kHz與160 kHz(第一區為148.5 kHz)之間頻帶內,例外情況下,也可使用J2B或J7B類型的發射。
5.67 額外劃分:在蒙古、吉爾吉斯斯坦和土庫曼,130-148.5kHz頻段也分配給作為次要業務的無線電導航服務。在這些國家內以及國家之間,此項服務具有平等的運作權。(WRC-07)
5. 67A 使用 135.7-137.8 kHz 頻段內之頻率,其最大輻射功率不得超過 1 瓦(e.i.r.p.),且不得對在第 5.67 款所列國家內運行的無線電導航站造成有害干擾。(WRC-07)
5.67B 在阿爾吉利亞、埃及、伊朗伊斯蘭共和國、伊拉克、黎巴嫩、阿拉伯敘利亞共和國、蘇丹、南蘇丹和突尼斯的 135.7-137.8 kHz 頻段的使用,僅限於固定和海上移動業務。在上述國家,業餘業務不得使用 135.7-137.8 kHz 頻段,而授權此使用的國家應納此因素考量。(WRC-12)
衛星通訊系統
136 kHz 的幾乎所有天線都是縮短的天線,其效率幾乎都低於 1%。這意味著為了滿足法規所規範的 E.I.R.P. 1W,通常需要數百甚至上千瓦的功率。
在這個頻段中最常見的天線是垂直輻射天線(也稱為馬可尼天線)。

圖中顯示的是WD2XNS使用的T型天線。 WD2XNS 的網站

圖片顯示泰坦尼克號的T形天線。

圖中顯示的是典型的 T 型天線結構。
這種天線從上到下,可以總結如下:
與地面的作用構成載入電容的水平導線。
主要的輻射能量垂直下降線
負責匹配的電感。
頂部水平部分與地面的結合會產生電容效應,幾乎可以忽略的輻射能量。為了增加電容值,可以使用多條並行導線,以提高輻射效率。
垂直部分幾乎是唯一能夠有效發射的區域。由於136kHz的頻寬非常廣,即使水平架設的高度高達數十公尺,地面效應仍然非常顯著,因此…只有垂直部分才能有效地發射能量。因此,在設計上應該盡可能讓垂直部分的高度增加。理想的馬可尼天線應達到1/4波長,即500公尺以上。這個高度對於業餘愛好者來說幾乎是不可能的。因此,天線設計通常需要與實際安裝情況妥協,充分發揮無線電愛好者的主動性,並利用周圍環境進行設計。
對於這樣的短天線,理論上應該會有很小的實部電阻(通常只有幾歐姆)和非常大的負電抗。為了抵消大量的電抗,在底部使用電感來實現天線的共振。為了盡可能提高輻射效率,追求高Q值,一般會使用自行製作的大型空心電感。高Q值的另一個影響是極窄的天線頻寬。為了讓天線能在135.7-137.8kHz上都能共振,還需要保留可調電感的設計。


WD2XNS 的可變電感,利用內部逆向繞製的電感和減速馬達來精細調整電感值。

W5JGV 的電感,設計了多個調整旋鈕。

類似的鐵氧體電感也是可行的選擇,但鐵氧體電感的Q值通常比空氣電感低,一般只有數十左右。圖中所示的電感採用PC95材質製作,容值為6mH。
由於電感體積相當龐大,在中部加入電感並非常見做法,但仍有一些 ham 嘗試過。

ON7YD 的垂直天線,帶感應式頂部負載 將原本的 L1 線圈分為 L1 = 2.3mH 和 L2 = 1.9mH 兩部分,透過 PA0SE 和 DK8KW 的測量顯示,天線的訊號強度增加約 4dB。
在此情況下,如果電感完全抵消電抗,天線的阻抗並非一定為 50Ω,還需要搭配變壓器(也就是 ham 常說的「巴倫」)或其他匹配電路來進一步調整阻抗。

圖中顯示的是 WD2XNS 的變壓器,使用了 FT240-77 材質的磁環。FT240-77 是一種常見的 1MHz 以下的錳鋅鐵氧體材料,可以與國產的 MXO-2000 互相替代。
以下是一些實用參考網站:
ON7YD,介紹 136kHz 的長波天線(強烈推薦閱讀)
短波天線調整
此外,還有其他類型的天線。

G3YMC 的環狀天線
@BH6BEZ 在2200公尺的實際應用中,使用了80公尺長的電纜+終端負載搭配的行波天線,並以10瓦功率在110公里外獲得了FST4W-120 -11db的強度。
常見的模式
CW
這是最基本且適用於所有情況的模式,但在甚低頻(長波)段並不常見,原因是因為 CW 需要比其他模式更高的訊號與雜訊比。
QRSS 和 DFCW
QRSS 是一種非常緩慢的CW模式,名稱來自「QRS」,意為「請降低拍發速度」。在這種模式下,接收器的頻寬急劇減少,WPM速率減慢到超過一般人能聽到的速度,通常的速度小於2-3 wpm。

通常我們會使用「點」來表示時間,也就是發送一個「點」所需的秒數來量化QRSS的速度。例如,「3s dot」代表每個「Di」需要發送3秒,相當於0.4wpm。「60s dot」則相當於0.022wpm。如果按照「60s dot」的方式發送我的呼號「BH3PTS」,就需要足足1小時3分鐘。
由於接收雜訊與接收器頻寬成正比,因此在 QRSS 中使用小於 1Hz 的頻寬是很常見的做法。這樣,接收端選擇較慢的頻寬速度,可以設計出平均每秒一個音訊進入每個像素點的頻譜圖。透過這種方式對音訊進行平均,雜訊電平(隨機且平均為零)會低於訊號電平,從而可以在頻譜圖上讓低於環境底噪的訊號顯現出來,人眼就能在頻譜上辨別出原本低於底噪且無法被聽到的 QRSS 訊號。但同時由於使用的頻寬較窄,頻率穩定性對於接收器和發射器都至關重要。
DFCW與 QRSS 類似,不同之處在於 DFCW 使用極小的頻率偏移(甚至可以只偏移 0.1Hz)來表示點和劃,而不是長度。 這樣的優點是能夠減少傳輸時間,但需要更寬的頻寬、更穩定的晶體震盪器或 DDS。由於使用了兩個頻率,因此每個頻率都會受到噪音和干擾的影響。

目前常用的 QRSS 接收軟體FSKview ,思科實驗室、Argo、LOPORA 以及 QRSSpig
PSK31

PSK31 乃英國業餘無線電操作員 Peter Martinez (G3PLX) 開發並命名,於 1998 年 12 月引入至業餘無線電。PSK31 在保留相位的情況下,具有良好的傳播效果,且抗衰落。 (QSB) 訊號品質良好。然而,這種情況可能會受到傳播模式(例如跨極徑)的影響,其中「極光」或多徑會破壞訊號相位的一致性。
根據經驗,PSK31解碼所需的訊號與雜訊比通常會低於人耳辨識CW的最低訊號與雜訊比 6 dB。然而,PSK31也有明顯的缺點,需要線性型的發射設備和放大器。因此,無法使用廉價且高效的 D 類發射機或放大器來傳輸。隨著各種 FSK 模式的興起,PSK31 逐漸退化。
JASON

JASON 起源於 2005 年,基於 Steve Olney (VK2ZTO) 開發的 IFK (增量頻移鍵控) 技術。此技術能夠有效避免因無線電接收器失調和頻率漂移所引起的錯誤碼,同時也能增強對多徑傳播和間碼干擾的抵抗力。具體而言,訊息透過發送兩個頻率之間的差值的絕對值進行編碼。這種方法的優點在於,它不需要精確的初始調諧,幾赫茲的調諧誤差完全可以接受。保守估計,在 136 kHz 頻率下,JASON 僅需 ±31 ppm 的頻率穩定性。此外,由於頻率是以個別方式發送,也就是採用 FSK 模式,因此…不需要線性放大器一個 D 類 MOSFET 發射機就足以滿足需求。儘管 JASON 每分鐘傳輸的字數較少(約為 2.5 個字),但相對於 QRSS,它仍然具有一些優勢。
JASON 設計的頻率差異共有 16 種不同的值。在發送一個音調後,接下來的音調會根據需求調整適當的頻率差異,這取決於 USB/LSB 開關的設定。由於有 16 種可能的頻率差異,系統需要 17 個音調槽(即音符),任何超出範圍都會導致音調回繞。
每個波特(波特指的是信號中的變化,這裡特別是指頻率變化)編碼 4 位(也就是一個半字節,或稱為「nibble」)。但由於 4 位無法滿足完整的字母表需求,因此我們使用兩個半字節來表示一個字符。
JASON 透過實現字元同步,即如何確定高位半位和低位半位,是透過編碼每個半位的最高位。高位半位採用「1xxx」(二進制)表示,低位半位則採用「0xxx」(二進制)。 xxx 代表實際傳輸的數據。
這樣,6 位資訊就足以表示一個字元,能夠編碼最多 64 個符號。我選擇了 ASCII 碼中從 x'20'(空格)到 x'5f'(下劃線)之間的字元集。這使得我們可以傳輸所有的大寫字母、10 個數字以及常用的標點符號。
JASON 標準速度 (Normal) 設定參數如下:
預設的接收機 (Rx) 和發射機 (Tx) 的中心頻率為 800 Hz。
每組 17 個音調之間的間隔為 3 個 FFT 區塊,以確保它們是正交的。
對於標準頻率設定,每個 FFT 區間約為 0.084 Hz,因此音調槽之間的距離大約為 0.252 Hz,總帶寬佔用約為 4.038 Hz。
每個波特(也就是每次發送的音調)大約持續 11.89 秒(也就是 FFT 區間寬度的倒數)。
因此,在標準速度設定下,JASON 的傳輸速率約為每分鐘 2.5 個字元,雖然速度較慢,但相對於 QRSS,仍然具有一定的優勢。
以下是 JASON 在三個模式下使用的參數:
| 速度 | 音調持續時間 (秒) | 音調間隔 (赫茲) | 頻寬 (赫茲) | 每分鐘字數 (關閉 Turbo 功能) | 每分鐘字數 (Turbo 開啟) |
| Slow | 95.2 | 0.03 | 0.5 | 0.3 | 0.6 |
| Normal | 11.9 | 0.25 | 4 | 2.5 | 5 |
| Fast | 1.5 | 2 | 32 | 20 | 40 |
JASON 可以 -25 dB 在良好的信號與雜訊比下,可以進行有效的通訊。
JASON 的網站:傑森官方網站
WSPR
WSPR(發音為「whisper」)是 弱訊號傳播報告 首字母縮寫。這是一種透過電腦程式實現的協定,專門用於業餘無線電操作員之間的低功率無線通訊。該協定由… 喬·泰勒(K1JT)在 2008 年設計並編寫了一個程式,用於在中頻(MF)以及高頻(HF)在特定頻段進行低功率傳輸實驗,以測試無線電波傳播路徑的效能。由於其高靈敏度,WSPR 很快在… 136 kHz 在低頻段的弱信號通訊中得到廣泛應用。
WSPR 的工作原理與信標 (Beacon) 發送模式相似,每次發射都會傳送操作員的呼號、地理網格定位(Grid Locator)以及發射功率(以 dBm 為單位)。
WSPR 的一個關鍵特點是能夠使用非常低的發射功率進行長距離通訊,這使得它成為測試無線電波傳播、進行遠端信號監測和收集大規模傳播數據的理想工具。其靈敏度可達 Bw 2500 Hz -28 dB。
WSQ2

簡介
WSQ是一種針對低頻 (LF) 和中頻 (MF) 頻段設計的弱訊號 QSO 模式,旨在提供與 WSPR 類似的靈敏度,同時比 JASON 等模式更快,適用於在極弱訊號下進行實時通訊。 WSQ 由 Con ZL2AFP 和 Murray ZL1BPU 在 2013 年共同開發,並使用了全新的增量頻率調製技術。(IFK)設計,並結合文字壓縮技術,使其能在低於 -27dB 的訊噪比下運作。(SNR)能夠進行有效的通訊。ZL2AFP 希望能夠達到 WSPR 的靈敏度,同時比當時流行的 JASON 更快的發射速度,以適應 QSO 的雙向通訊。於 2013 年底編寫了 WSQ 的原始版本。WSQ 相對於當時常見的數位模式,提供了更高的訊號接收靈敏度和較快的通訊速度。尤其與 JASON (-25db) 和 DominoEX (-16db) 相比,WSQ 在符號傳輸效率上有顯著優勢,可以在極弱的訊號條件下實現快速的信息交換。
與 WSPR 不同的是,WSQ 不需要複雜的錯誤修正機制,而是透過以下方式:IFK 增量頻率鍵控能夠避免因無線電接收器出現的頻率失真和頻率偏移所導致的錯誤碼,同時也能更好地抵抗多徑傳播引起的干擾以及碼間干擾。透過長時間積分,WSQ能夠有效抑制衝擊噪音,並且在-27dB的訊號品質下可以可靠地接收到信號。採用可變長編碼 (Varicode),經常使用的字元透過更少的符號傳送,大幅提高了傳輸速度。
WSQ 使用 33 個頻率,頻率間隔為 1.953125Hz,採用相位一致的 MFSK 调制方式,每個符號持續 2.048 秒。每個符號承載更多資訊,因此雖然符號速率較低(0.512 波特),但發送速度可達到每分鐘 5 到 7 個字母,顯著高於 JASON 等其他模式。WSQ 的設計使其在噪音較大的環境中能夠高效運作,尤其適合在 LF/MF 頻段中進行弱訊號通訊。 WSQ 主要設計用於實時的 QSO(無線電通訊),不適合用來進行訊號偵測或作為信標使用。它適用於在 160 米、630 米、2200 米等的中波段進行低功率通訊,尤其適用於衰減較大或信號衰落較慢的環境。
WSQ2 的原始版本ZL2AFP WSQ
DL4YHF 的改進版本DL4YHF 的 WSQ / WSQCall 擴展版本
JT9
雖然 JT65 非常適合用於長波段上極弱但變化緩慢的傳播特性,但由於它最初設計用於EME和對流層散射,因此所佔用的頻寬非常廣,不適合在狹窄的 136kHz 頻段進行發射。因此,Joe K1JT 使用與 JT65 相同的邏輯編碼,針對 MF 和 HF 頻段進行了優化設計的 9-FSK 編碼的 JT9,當然也可以用於 136kHz。JT9 的靈敏度高約 2dB,最低可以在 -27dB(2500Hz 頻寬)下解碼,同時所佔用的頻寬小於 16Hz。
FST4 和 FST4W
FST4 和 FST4W 是一種特別設計用於長波和中波的現代數位通訊協定。在這些頻段上,該協定的基礎靈敏度優於其他使用相同序列長度的 WSJT-X 模式,接近其資訊吞吐率的理論極限。FST4 主要針對雙向通訊(QSOs)進行優化,而 FST4W 則適用於類似 WSPR 的準信號訊息傳輸。與像 EbNaut 這類模式需要嚴格獨立的時間同步和相位鎖定不同,FST4 和 FST4W 並不需要這些條件。
這兩種新模式採用 4-GFSK 调制方式。FST4 提供 15、30、60、120、300、900 和 1800 秒的 T/R 序列長度,而 FST4W 则省略了 120 秒以下的長度。各子模式的名稱分別為 FST4-60、FST4W-300 等,數字表示序列長度(單位:秒)。訊息有效載荷與 FT4、FT8 和 MSK144 相同,包含 77 位數據,FST4W 的 WSPR 風格訊息則包含 50 位數據。與其他 77 位和 50 位模式類似,WSJT-X 顯示的訊息格式也相同。前向錯誤校正使用低密度奇偶校验。(LDPC)碼包含 240 個資訊以及奇偶校验位。傳輸由 160 個符號組成:120 個載有資訊的符號,每個符號包含兩個位元,之間隔著五組預定的 8 個同步符號。
FST4 和 FST4W 的各子模式的基本參數如下表所示。 閾值靈敏度(即在 2500 Hz 頻寬下,解碼成功機率為 50% 時的信號與雜訊比)是在加性白高斯雜訊(AWGN)在通道中進行模擬測量。
| 發射時間 (s) | 符號長度 (s) | 音調間隔 (赫茲) | 佔用頻寬 (Hz) | FST4 的訊號雜訊比 (dB) | FST4W 的信號與雜訊比 (dB) |
| 15 | 0.060 | 16.67 | 67.7 | 20.7 | |
| 30 | 0.140 | 7.14 | 28.6 | 24.2 | |
| 60 | 0.324 | 3.09 | 12.4 | 28.1 | |
| 120 | 0.683 | 1.46 | 5.9 | 31.3 | 32.8 |
| 300 | 1.792 | 0.56 | 2.2 | 35.3 | 36.8 |
| 900 | 5.547 | 0.180 | 0.72 | 40.2 | 41.7 |
| 1800 | 11.200 | 0.089 | 0.36 | 43.2 | 44.8 |
FST4-60 相對於 JT9,靈敏度高約 1.7 dB,主要因為它在適當情況下使用了多符號區檢測。在使用 FST4 解碼 AP 時,這個差異可以達到 4.7 dB。FST4-120 及更長的序列長度的模式靈敏度相對更高。FST4W-120 相對於標準 WSPR 的靈敏度高約 1.4 dB,而使用 30 分鐘序列的 FST4W-1800,其閾值 SNR 可接近 -45 dB。我們強烈建議在 LF 和 MF 頻段使用 JT9 和 WSPR 的用戶轉而使用 FST4 和 FST4W。
你可能會想到這些新模式的其他應用,除了這裡討論的應用之外。請記住,這些模式的頻寬非常窄;為了實現表中列出的靈敏度,需要震盪器的漂移和路徑引起的多普勒頻移必須小於音調間隔,並且必須在整個序列長度內維持。例如,短序列子模式 FST4-15 在 50 MHz 的離層散射路徑上表現非常有效。在傳輸時程極長的應用上,VK7MO 和 VK7ZBX 使用 FST4W-1800 成功地進行非視距光學散射通訊,跨越長達 153 公里的阻擋路徑,並使用了 LED 陣列、費涅透鏡和光電探測器。
其他模式