【火腿来稿】连载

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各位业余无线电专家、爱好者：

你们好：

我们是来自上海中学高一（3）班的五位学生，在黄来舟老师的带领下，我们在高一接触了无线电，并产生了浓厚的兴趣。所以学校的CPS社会科普项目，我们就准备以无线电设备接收卫星云图这一活动作为蓝本进行公众科普介绍。

公众科普需要宣传与推广，所以我们希望可以借助业余无线电这样一个公众号平台进行我们的项目，如果可以，我们万分感谢。

经过高一上一个学期的学习与整理，我们拟定出了五个方面：

01无线电接收设备：天线、馈线、SDR接收机、PC及软件

02卫星系统：业余无线电卫星种类、卫星轨道、与卫星建立联系

03天线系统：天线的方向性和增益、天线的极化、全向天线与定向天线

04无线电信号如何转换成图像：SSTV发展简史及原理、WxtoImg介绍

05卫星云图：卫星如何拍摄云图、云图的意义与价值、接收卫星云图

也就是这五篇文章的主要内容。

因为我们刚接触无线电相关知识只有一个学期，文章中多多少少有不科学，不严谨之处，希望专家们包容、指正，我们很乐意继续探索无线电的世界，就像我们的组名：探秘无线一样，谢谢。

上海中学高一(3)班探秘无线CPS小组

2023年2月11日

04无线电信号如何转换成图像

作者：上海中学250368殷子轩

对于业余无线电爱好者来说，在自己的无线电设备上向远方素未谋面的有着同样兴趣的人交流信息。他们一开始用语音交流，后来他们发现仅仅这样已经无法满足他们的交流需求，于是他们便开始想办法用无线电来传输图片、视频。

就像许多尖端科技总是被最先应用在航空航天上，我们今天讲的这项无线电传输图片的技术——SSTV（Slow-scan Television慢扫描电视），也从航空航天开始。我们先来看看这项技术的起源与发展：

图 1 常见的SSTV是这样的

1958年，《肯塔基州工程师》杂志发表了考普瑟·麦克唐纳( Copthorne "Coppie" MacDonald)一篇获奖学生文章。他描述了用于图像传输的慢速扫描电视系统。在1957年到1958年他研发了第一个使用摄像管和电子监视器的慢扫描电视系统，该系统使用120行，120列的分辨率在3kHz电话信道中传输黑白静态图片和音频信号。

1959年，Luna 3任务使用了慢速扫描电视的想法来从月球的另一侧传输图像。NASA Apollo程序还使用SSTV传输来自Apollo 7、8、9和Apollo 11月球模块的图像。

1968年，SSTV成为美业余无线电爱好者的合法模式。

图 2 宇航员戈尔登·库勃在水星9号中的慢扫描电视广播

从这之后，就经常会有卫星或者空间站从太空向地球上的人们发送SSTV图像。例如“ARISS”（Amateur Radio on the International Space Station），作为面向青少年的科技教育项目之一，国际空间站会定期的往地面发送一些可以公开的图片，例如最近一次的由俄罗斯宇航员发出的图片：

图 3 呼号“RS0ISS”

当然除了国际空间站发的图像，一些气象卫星的图像我们也可以接收，例如NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的气象卫星，可以经过处理成为各种各样的卫星云图。

图 4 风云二号气象卫星云图

讲完了SSTV的历史与应用，我们来简单讲讲SSTV的原理。

SSTV的实现原理，简单说就是用不同频率的声音对图像进行编码，再通过电台调制发送出去。形象点说，可以和电报类比。发电报的过程，是将文本信息转换成莫尔斯电码，并用长短不同的声音信号表示，所以听起来是有节奏的“滴滴答答”的声音。SSTV听起来也是一段人耳可闻的声音，只是音调颇为诡异。

SSTV有许多工作模式，实际上就是不同的协议标准、调制方法：

表 1 SSTV的各种模式（上）

表 2 SSTV的各种模式（下）

以这里面的Martin M1为例，在这种模式下图片大小是320*256（5:4的图片），是逐行进行发送的，这就是为什么SSTV图像经常有横向条纹，而且接收图像时是从上往下的。这与SSTV中的Slow和Scan相对应。

在每一行中，顺序发送G、B、R分量的亮度值。每行数据中，先发送320个G再是320个B再是320个R，总共960个亮度值。

图 5 图片来源：知乎@晃晃悠悠

大概就是这样的原理，我们就可以发送或者接收SSTV图像了。

在我们接收卫星云图的时候，使用的软件是WxtoImg（Weatherfax to image）。

这款软件可以简单理解为另一种SSTV的形式，它利用电脑声卡的16位采样功能，提供比昂贵的专用硬件解码器更好的解码效果。在设置好软件还有硬件后，只需要在软件里点击“Auto Record”就可以开始记录卫星发送的信号，过一会一张气象卫星就会出现。在这之后可以利用这个软件的别的功能来获得不同种类的卫星云图。（只不过这个软件在2018年就被官方放弃开发了，现在这个软件被WxtoImg restored网站更新着，而且需要别的插件才可以实现更新星历的功能）。

以上就是对无线电信号如何转换成图像的相关介绍。

以前，我接触到的马可尼是碎片化的，多是他在1897年和助手在英国海岸进行跨海无线电通信试验成功以及后来的商业化应用的案例，技术性强可读性不高。搜索网络，关于马可尼的内容有限，寥寥几篇文章不足以了解无线电奇才的一生。这本书全景化展现了在名人光环下性格复杂的马可尼英勇、卑鄙的传奇性一生，正如该书作者所言，马可尼最伟大的发明就是他自己。

《古列尔莫·马可尼传：联络世界的人》，【加拿大】马克·拉伯伊/著 蔡留琴 殷倩/译，湖南科学技术出版社，2021年12月版

这本《古列尔莫·马可尼传：联络世界的人》，回顾了他的传奇一生，同时新增加了来自4个国家，多种语言的未公开档案和实地调查资料。作者想告诉我们，马可尼的一生及成就并非只属于意大利，他的想象力和发明超越了时间，当今的世界和我们，仍然生活在他的创造之中。

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