Làm thế nào mà điện báo không dây đạt đến nay?


13

Ngay cả như xa trở lại như những năm 1900, điện tín truyền không dây có thể đạt hàng trăm dặm. Ví dụ, tàu Titanic liên lạc với Canada, 400 dặm, với các thiết bị tương đối thấp-powered. Cho rằng điện báo rất đơn giản, làm thế nào những xung này có thể đi được cho đến nay?

Và những xung này có còn truyền được đến ngày hôm nay với cùng một thiết bị không?

Và không này có nghĩa rằng có thể không có được rất nhiều người sử dụng các hệ thống, kể từ khi các nhà khai thác trong phạm vi hàng trăm dặm tất cả sẽ được gây nhiễu sóng? Có vẻ như điều này sẽ tạo ra rất nhiều cuộc nói chuyện chéo. Hoặc có nhiều tần số có sẵn cho điện báo không dây?

Câu trả lời:


23

Titanic liên lạc với Canada, 400 dặm, với các thiết bị tương đối thấp-powered

Trích dẫn từ trang web này : -

Thiết bị "không dây" của Titanic được sử dụng mạnh nhất vào thời điểm đó. Máy phát chính là một thiết kế tia lửa quay, được cung cấp bởi máy phát điện động cơ 5 kW, được cung cấp từ mạch chiếu sáng của tàu.

Thiết bị hoạt động thành ăng ten 4 dây treo giữa 2 cột buồm của tàu, cách mặt biển khoảng 250 feet. Ngoài ra còn có một máy phát khẩn cấp chạy bằng pin.

Máy phát chính được đặt trong một căn phòng đặc biệt, được gọi là "Phòng im lặng". Phòng này được đặt bên cạnh phòng điều hành và được cách nhiệt đặc biệt để giảm nhiễu cho máy thu chính.

phạm vi hoạt động bảo lãnh của thiết bị là 250 dặm, nhưng thông tin liên lạc có thể được duy trì cho đến 400 dặm vào ban ngày và lên đến 2000 dặm vào ban đêm.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vì vậy, nếu bạn cấp 5 kW với công suất thấp thì không sao nhưng mọi thứ đã chuyển sang từ đó. Ví dụ, khi các ống / van được phát triển máy thu radio trở nên nhạy hơn và điều này có nghĩa là công suất phát có thể giảm đáng kể.

Bạn phải nhận ra rằng các truyền này là sóng điện từ thực tế và chúng chỉ giảm dần theo khoảng cách. Ví dụ, so sánh với bộ sạc pin không tiếp xúc, từ trường của nó giảm với khoảng cách được đặt ngoài khoảng đường kính của cuộn dây trong khi đó, trường H trong truyền EM thích hợp giảm tuyến tính theo khoảng cách.

Chỉ cần xem xét đầu dò Voyager 1 và các truyền của nó từ bên ngoài Sao Diêm Vương. Công suất máy phát chỉ 20 watt nhưng điều lớn nhất ở đây là món ăn parabol: -

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Và không này có nghĩa rằng có thể không có được rất nhiều người sử dụng các hệ thống, kể từ khi các nhà khai thác trong phạm vi hàng trăm dặm tất cả sẽ được gây nhiễu sóng? Có vẻ như điều này sẽ tạo ra rất nhiều cuộc nói chuyện chéo.

Đây thực sự là một vấn đề lớn và đã có một truyền tải nổi tiếng từ RMS Titanic cho rằng SS California nên "im lặng" vì nó đang chặn đường truyền từ chủng tộc Cape trên bờ biển Canada: -

về nhiệm vụ điều hành không dây của Titanic, Jack Phillips, đang bận thanh toán bù trừ một việc tồn đọng của các thông điệp của hành khách với trạm không dây tại Cape Race, Newfoundland, 800 dặm (1.300 km), vào thời điểm đó. Thông điệp của Evans rằng SS California đã bị chặn lại và bị bao vây bởi băng, do sự gần gũi của hai con tàu, đã nhấn chìm một thông điệp riêng mà Phillips đã nhận được từ Cape Race, và anh ta đã khiển trách Evans: "Im đi, im đi Tôi đang bận, tôi đang làm việc Cape Race! " Evans nghe một lúc lâu hơn, và lúc 23:35, anh tắt mạng và đi ngủ. Năm phút sau, Titanic va phải một tảng băng trôi. Hai mươi lăm phút sau, cô ấy đã thực hiện cuộc gọi đau khổ đầu tiên.

Trích dẫn từ đây , trang Wiki cho tàu hơi nước California.


2
@InterLinked Titanic hoạt động xung quanh khu vực 1 MHz và độ nảy tầng điện ly cho phép thu sóng vô tuyến ở khoảng cách lớn hơn nhiều so với đường ngắm sẽ ngụ ý. Tại 250 cao chân, đường ngắm là chỉ khoảng 20 dặm và rõ ràng Titanic có thể truyền và thành công được nhận vào khoảng 400 dặm trong khoảng thời gian trong ngày. Khác với tầng điện ly, tần số thấp hơn không thực sự truyền thêm bất kỳ tần số nào cao hơn tần số cao hơn.
Andy aka

2
Các nhà khai thác vô tuyến ham hiện đại liên lạc trên toàn thế giới với công suất truyền 5mW (vâng, milliWatt).
Jon Custer

1
@MatthewWhited BẠN cần giải quyết câu hỏi của bạn bằng cách sử dụng "@" và tên hoặc anh ta có thể không nhận được thông báo để xem những nhận xét này. Là tác giả của câu trả lời, tôi nhận được thông báo và tôi cũng quan tâm đến câu trả lời của anh ấy.
Andy aka

1
@Matthew Whited Có, vui lòng nghiên cứu một chút về việc nhân giống HF. Các mức công suất 5 mW thực sự được sử dụng cho các liên hệ liên lục địa. Thông thường, mức thấp như vậy không được sử dụng cho điện báo. Thay vào đó, các chế độ kỹ thuật số với mức mã hóa sửa lỗi rất cao được sử dụng. Hơn nữa, nếu bạn tìm kiếm cách thức điều chế kỹ thuật số hoạt động, bạn sẽ thấy rằng nhiều máy thu sử dụng kỹ thuật "tích hợp và kết xuất". Cường độ tín hiệu thu được ở đó phụ thuộc vào băng thông và khoảng ký hiệu. Bằng cách sử dụng băng thông cực thấp và khoảng thời gian biểu tượng rất dài, bạn có thể bù vào đó.
AndrejaKo

2
Về mặt lý thuyết, một máy thu ở nhiệt độ phòng có thể nhận dữ liệu ở mức 1 kbaud (nếu được thiết kế đúng cách) với mức công suất đầu vào là -124 dBm. Ở mức 1 MHz, mất liên kết là 32,5 dB + 20log (km). Vì vậy, giả sử 10.000 km và do đó mất liên kết là 112,5 dB. Với 0 dBm (1 mW), công suất nhận là -112,5 dBm và cao hơn đáng kể so với công suất cần thiết của máy thu (vào một ngày tốt). Ném vào một số mức tăng ăng-ten và gần như mỗi ngày là một ngày tốt: Electronics.stackexchange.com/questions/83512/ mẹo
Andy aka

6

Từ http://hf.ro/ :

Thiết bị "không dây" của Titanic được sử dụng mạnh nhất vào thời điểm đó. Máy phát chính là một thiết kế tia lửa quay, được cung cấp bởi máy phát điện động cơ 5 kW, được cung cấp từ mạch chiếu sáng của tàu

Một máy phát khoảng cách tia lửa là hình thức phát vô tuyến đơn giản nhất có thể, được điều chế bằng khóa bật tắt (mã morse). Thậm chí cho phép không hiệu quả trong việc truyền tia lửa - nó phun RF trên một dải rất rộng - một máy phát 5kW là rất lớn .


Khoảng cách tia lửa tự tạo ra một băng thông rất rộng, nhưng ăng ten hoạt động như một bộ lọc cộng hưởng.
WhatRoughBeast

1
Theo Wikipedia, một máy phát 5KW là bất hợp pháp tại Hoa Kỳ - ngay cả đối với các nhà khai thác ham ... - en.wikipedia.org/wiki/Am
Nghiệp_radio

6
Ngày nay, vâng. Trước đó, thực sự không có bất kỳ quy tắc.
pjc50

2
@InterLinked - 5KW là công suất đầu vào cho máy phát động cơ, công suất được cung cấp cho ăng-ten sẽ ít hơn (nhiều?). Ví dụ, bộ khuếch đại Ham 1500W này được đánh giá để vẽ 15A @ 240VAC, hoặc khoảng 3000W ở công suất đầu ra đầy đủ. Tôi không biết máy phát tia lửa hiệu quả như thế nào, nhưng tôi cho rằng nó không hiệu quả lắm. Một số quốc gia có giới hạn công suất cao hơn - Canada cho phép lên tới 2,25KW.
Johnny

Để so sánh, TPz 1A1A5 Hummel (ảnh) là một thiết bị gây nhiễu HF cấp quân sự hoạt động bằng máy phát 15kW ...
DevSolar

3

Ngay cả như xa trở lại như những năm 1900, điện tín truyền không dây có thể đạt hàng trăm dặm. Ví dụ, tàu Titanic liên lạc với Canada, 400 dặm, với các thiết bị tương đối thấp-powered. Cho rằng điện báo rất đơn giản, làm thế nào những xung này có thể đi được cho đến nay?

Bên cạnh thực tế, như những người khác đã chỉ ra, công suất thực sự không quá thấp, morse chỉ đơn giản là tín hiệu băng thông rất thấp. Bạn có thể nhận được một tin nhắn bằng cách sử dụng một lượng rất nhỏ năng lượng nhận được, miễn là bạn không muốn gửi rất nhiều thông tin trong một khoảng thời gian nhất định. WiFi mang một tỷ bit mỗi giây từ phòng này sang phòng khác. Một kênh truyền hình gửi hàng chục triệu bit mỗi giây trong bán kính hàng trăm dặm. Mã Morse được khóa bằng tay tương đương với khoảng mười bit mỗi giây, cho hoặc lấy hệ số hai và trong điều kiện xấu, nó có thể ít hơn.

Và những xung này có còn truyền được đến ngày hôm nay với cùng một thiết bị không?

Chắc chắn rồi. Và nếu bạn giả sử cùng một máy phát nhưng một máy thu hiện đại, bạn có thể nhận được tín hiệu ở khoảng cách xa hơn đáng kể, bởi vì máy thu hiện đại tốt có độ nhạy cao hơn, khuếch đại sạch hơn và hỗ trợ thuật toán máy tính.

Và không này có nghĩa rằng có thể không có được rất nhiều người sử dụng các hệ thống, kể từ khi các nhà khai thác trong phạm vi hàng trăm dặm tất cả sẽ được gây nhiễu sóng? Có vẻ như điều này sẽ tạo ra rất nhiều cuộc nói chuyện chéo. Hoặc có nhiều tần số có sẵn cho điện báo không dây?

Một số cả hai. Có rất nhiều tần số có sẵn cho nhiều trạm thậm chí từ những năm 1910 và nếu bạn nhìn vào cách sử dụng hiện đại, bạn sẽ thấy mã Morse cho phép khoảng cách kênh rất hẹp, với hàng trăm cuộc hội thoại diễn ra song song trong không gian của một vài Megahertz. Nhưng thiết bị được sử dụng vào thời điểm đó có độ ổn định tần số kém và tiếng ồn băng rộng rất tệ và không thể thay đổi kênh khi thả mũ, vì vậy trong thực tế có rất ít kênh được sử dụng và có vấn đề với nhiễu. Tuy nhiên, có khá nhiều tàu và trạm bờ liên lạc thường xuyên vào đầu năm 1910.


1
Với một hệ thống hiện đại, có lẽ bạn có thể bật tín hiệu ra khỏi Mặt trăng và vẫn nhận được nó.
Đánh dấu

1
@Mark tầng điện ly gần hơn rất nhiều và bạn cần tương đối ít năng lượng để đạt được băng thông tốt. Để thậm chí phát hiện sự tồn tại của sự phản xạ mặt trăng đòi hỏi phải có ERP rất cao, có nghĩa là mức công suất truyền cực cao hoặc mảng ăng ten định hướng lớn. Nó có thể được thực hiện bởi một đài phát thanh nghiệp dư với sân sau rộng, nhưng chỉ ở băng thông rất thấp.
Chris Stratton

3

Cho rằng điện báo rất đơn giản, làm thế nào những xung này có thể đi được cho đến nay?

Bằng cách sử dụng đủ năng lượng và chứa các tần số hỗ trợ sự lan truyền có thể đi xung quanh độ cong của trái đất.

Và những xung này có còn truyền được đến ngày hôm nay với cùng một thiết bị không?

Đúng. Nó được gọi là đài HF (tần số cao). Đối với các chuyến bay qua đại dương, máy bay thương mại yêu cầu một số loại báo cáo. Nếu họ không có liên lạc vệ tinh, họ cần liên lạc với đài HF (cũng mở rộng ra các băng tần MF). Các đài phát thanh HF cần phải được thử với một danh sách các tần số (dựa trên khoảng cách, thời gian trong ngày và các báo cáo lan truyền).

Sóng vô tuyến truyền qua đường ngắm, sóng mặt đất và sóng trời. Newfoundland không phải là nơi gần tầm nhìn. Sóng mặt đất có thể lan truyền xung quanh độ cong của trái đất. Một khoảng cách 400 dặm sẽ đòi hỏi một tần số rất thấp (và tốc độ dữ liệu thấp). Sóng trên bầu trời có thể khúc xạ ra khỏi tầng điện ly và quay trở lại trái đất quanh đường cong. Đôi khi phản xạ khỏi trái đất, sao lưu tầng điện ly và khúc xạ lại (gọi là "bỏ qua").

Theo truyền thống, các chuyến bay trên biển thường sử dụng khúc xạ sóng trời khi vượt ra khỏi tầm nhìn. Nó không hoàn toàn đáng tin cậy và các báo cáo vị trí đôi khi bị trì hoãn để chờ khoảng cách thay đổi.


1
Cuối cùng là một người thực sự hiểu vấn đề! Một trong những vấn đề đáng tiếc với EESE là chúng ta thường có rất nhiều kỹ sư không có kinh nghiệm thực tế về một chủ đề hoặc ứng dụng cụ thể đưa ra những phỏng đoán hoang dã từ những nguyên tắc đầu tiên nằm ở đâu đó giữa sai và không liên quan.
Chris Stratton

Tôi cũng chỉ muốn nói thêm rằng hồi đó, HF còn khá mới và rất nhiều giao tiếp ở sóng thấp và trung bình. 600 m (500 kHz) là phần tốt hơn của một thế kỷ (và cả thời gian của Titanic), "sóng đau khổ" và 125 kHz đến 150 kHz cũng là băng tần di động hàng hải, với 143 kHz là tần số gọi cho "dài" sóng liên tục "ít nhất là trong những năm 1930. Quay trở lại thời Titanic, các tàu phải có bộ đàm trong 600 m và 300 m, nhưng Quy định vô tuyến năm 1912 không đi sâu vào chi tiết tần số được sử dụng nhiều như các loại mới hơn.
AndrejaKo

Một câu đố nhỏ: Lần đầu tiên SOS được sử dụng tín hiệu cấp cứu. Trước đó, nó là CQD (cuộc gọi chung). SOS không đại diện cho bất cứ điều gì tuy nhiên âm thanh khác biệt trong Morse giúp dễ dàng sao chép.
Old_Fossil

1

Hãy xem xét các sự kiện sau:

  1. Xác suất phát hiện tín hiệu là một hàm của tỷ lệ nhiễu tín hiệu thu được (SNR)
  2. SNR có thể được cải thiện nhờ:
    • Tăng công suất tín hiệu
    • Giảm công suất tiếng ồn

Một cách để giảm công suất nhiễu là thu thập tín hiệu trong khoảng thời gian dài hơn và lấy trung bình nhiễu bằng các bộ lọc hoặc dự phòng tín hiệu như bit chẵn lẻ trong tín hiệu số. Vì vậy, có một sự đánh đổi giữa tốc độ dữ liệu và SNR-- bạn có thể giảm tốc độ dữ liệu của mình để tăng SNR.

Mặc dù bộ phát hiện tín hiệu điện báo (tai của người nghe) là một hệ thống tương tự, tai / não của người nghe có hiệu quả "trung bình" mỗi dấu gạch ngang và chấm trong suốt thời gian của âm, dẫn đến tăng SNR. Cho rằng một nhà điều hành điện báo có khả năng có kỹ năng cao trong việc xác định tín hiệu nhiễu, khả năng phát hiện của họ sẽ khá tốt.

Đồng thời, sự dư thừa của ngôn ngữ con người cung cấp một cơ chế sửa lỗi khác. Hãy suy nghĩ về cách bạn dễ dàng tự động sửa lỗi chính tả trong não mà không cần xác nhận từ người gửi tin nhắn. (Ví dụ: "Điều này h4s một lt lỗi.")

Cho rằng 5 kW là công suất truyền tương đối cao cho một máy phát di động (điện thoại di động của bạn là khoảng 1 W) và với các dự phòng có trong chính tín hiệu, chắc chắn việc truyền thông diễn ra ở các phạm vi này là điều hợp lý.


1
Giống như rất nhiều người khác đã đăng ở đây, bạn bỏ lỡ điểm cơ bản - thách thức đối với thông tin vô tuyến mặt đất không phải là cấp độ sức mạnh, mà là tầm nhìn. Phạm vi dài có thể xảy ra khi các lớp điện tích của tầng điện ly, hoặc các vật thể trên mặt đất khác, phản xạ tín hiệu vượt ra ngoài đường chân trời.
Chris Stratton

@ChrisStratton Đây không phải là những điểm loại trừ lẫn nhau. Tất cả sự lan truyền của bức xạ điện từ đều bị mất 1 / R ^ 2 đường dẫn, bất kể đường đi của nó là gì (đường ngắm hoặc phản xạ tầng điện ly.)
Robert L.

Những mất mát đó không phải là những vấn đề có liên quan - nghĩ rằng chúng là minh chứng cho sự hiểu lầm cơ bản về vấn đề này.
Chris Stratton

@ChrisStratton Trừ khi bạn có thể truyền qua khoảng cách đó với một máy phát ở bất kỳ mức công suất nào, tổn thất luôn luôn là vấn đề. Hãy cho tôi biết khi bạn đã tìm ra cách để truyền hàng trăm dặm với một máy phát 1 femtowatt.
Robert L.

Đó chính xác là vấn đề - các mức công suất liên quan là các mức độ lớn hơn mức cần thiết cho tổn thất dựa trên khoảng cách. Các thực tế thách thức là chúng ta đang sống trên một hành tinh cong.
Chris Stratton
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.