Como a telegrafia sem fio chegou até agora?

Mesmo no início dos anos 1900, os telegramas transmitidos sem fio podiam chegar a centenas de quilômetros. Por exemplo, o Titanic se comunicava com o Canadá, a 400 milhas de distância, com equipamentos de baixa potência. Dado que os telégrafos são muito simples, como esses pulsos podem ter viajado até agora?

E esses pulsos ainda viajariam tão longe hoje com o mesmo equipamento?

E isso não significa que não poderia haver muitas pessoas usando os sistemas, uma vez que os operadores a centenas de quilômetros estariam bloqueando as ondas de rádio? Parece que isso produziria muita conversa cruzada. Ou havia várias frequências disponíveis para a telegrafia sem fio?

o Titanic se comunicava com o Canadá, a 400 milhas de distância, com equipamentos de baixa potência

Citação deste site: -

O equipamento "sem fio" do Titanic era o mais poderoso em uso na época. O transmissor principal era um projeto de faísca rotativa, alimentado por um alternador de motor de 5 kW, alimentado pelo circuito de iluminação do navio.

O equipamento operava em uma antena de 4 fios suspensa entre os 2 mastros do navio, cerca de 250 pés acima do mar. Havia também um transmissor de emergência alimentado por bateria.

O transmissor principal foi alojado em uma sala especial, conhecida como "Sala Silenciosa". Esta sala estava localizada ao lado da sala de operações e especialmente isolada para reduzir a interferência no receptor principal.

O alcance de trabalho garantido do equipamento era de 250 milhas, mas as comunicações podiam ser mantidas por até 400 milhas durante o dia e até 2000 milhas à noite.

Portanto, se você classificar 5 kW como baixa potência, tudo bem, mas as coisas mudaram desde então. Por exemplo, à medida que os tubos / válvulas foram desenvolvidos, os receptores de rádio tornaram-se mais sensíveis e isso significa que as potências de transmissão poderiam reduzir consideravelmente.

Você precisa perceber que essas transmissões são ondas eletromagnéticas reais e atenuam apenas muito gradualmente com a distância. Por exemplo, comparando com um carregador de bateria sem contato, seu campo magnético reduz com a distância em cubos além do diâmetro das bobinas, enquanto o campo H em uma transmissão EM adequada reduz linearmente com a distância.

Basta considerar a sonda Voyager 1 e suas transmissões além de Plutão. A potência do transmissor é de apenas 20 watts, mas a maior coisa era o prato parabólico: -

E isso não significa que não poderia haver muitas pessoas usando os sistemas, uma vez que os operadores a centenas de quilômetros estariam bloqueando as ondas de rádio? Parece que isso produziria muita conversa cruzada.

Este foi realmente um grande problema e houve uma transmissão famosa do RMS Titanic que sugeria que a SS californiana deveria "calar a boca" porque estava bloqueando uma transmissão da corrida de Cape na costa do Canadá:

O operador sem fio de plantão do Titanic, Jack Phillips, estava ocupado limpando um acúmulo de mensagens de passageiros na estação sem fio de Cape Race, Terra Nova, a 1.300 km de distância. A mensagem de Evans de que a SS californiana foi parada e cercada por gelo, devido à relativa proximidade dos dois navios, abafou uma mensagem separada que Phillips estava recebendo para Cape Race e repreendeu Evans: "Cale a boca, cale a boca Estou ocupado, estou trabalhando no Cape Race! " Evans ouviu um pouco mais e, às 23:35, desligou o rádio e foi para a cama. Cinco minutos depois, o Titanic atingiu um iceberg. Vinte e cinco minutos depois disso, ela transmitiu seu primeiro pedido de socorro.

Citação tirada daqui , a página Wiki do navio a vapor californiano.

Em http://hf.ro/ :

O equipamento "sem fio" do Titanic era o mais poderoso em uso na época. O transmissor principal era um projeto de faísca rotativa, alimentado por um alternador de motor de 5 kW, alimentado pelo circuito de iluminação do navio

Um transmissor de diferença de centelha é a forma mais simples possível de transmissor de rádio, modulado com chaveamento on-off (código morse). Mesmo permitindo a ineficiência da transmissão do gap gap - ele transmite RF através de uma banda muito larga - um transmissor de 5kW é enorme .

Mesmo no início dos anos 1900, os telegramas transmitidos sem fio podiam chegar a centenas de quilômetros. Por exemplo, o Titanic se comunicava com o Canadá, a 400 milhas de distância, com equipamentos de baixa potência. Dado que os telégrafos são muito simples, como esses pulsos poderiam viajar até agora?

Além do fato, como outros já apontaram, que a potência realmente não era muito baixa, o morse é simplesmente um sinal de largura de banda muito baixa. Você pode transmitir uma mensagem usando quantidades muito pequenas de energia recebida, desde que não deseje enviar muitas informações em um determinado período de tempo. O WiFi carrega um bilhão de bits por segundo de uma sala para outra. Um canal de TV envia dezenas de milhões de bits por segundo em um raio de talvez cem milhas. O código Morse digitado manualmente é equivalente a cerca de dez bits por segundo, mais ou menos um fator de dois e, em condições ruins, poderia ser menor.

E esses pulsos ainda viajariam tão longe hoje com o mesmo equipamento?

Certo. E se você assumir o mesmo transmissor, mas um receptor moderno, provavelmente poderá receber o sinal a uma distância consideravelmente maior, porque um bom receptor moderno possui maior sensibilidade, amplificação mais limpa e ajuda de algoritmos de computador.

E isso não significa que não poderia haver muitas pessoas usando os sistemas, uma vez que os operadores a centenas de quilômetros estariam bloqueando as ondas de rádio? Parece que isso produziria muita conversa cruzada. Ou havia várias frequências disponíveis para a telegrafia sem fio?

Alguns dos dois. Havia muitas frequências disponíveis para várias estações, mesmo na década de 1910, e se você observar o uso moderno, verá que o código Morse permite um espaçamento de canal muito estreito, com potencialmente centenas de conversas em paralelo no espaço de um alguns Megahertz. Mas o equipamento em uso na época apresentava baixa estabilidade de frequência e muito ruído de banda larga, e não podia simplesmente mudar de canal rapidamente, portanto, na realidade, havia poucos canais em uso e havia problemas com interferência. No entanto, havia muitos navios e estações costeiras em contato regular desde 1910.

Dado que os telégrafos são muito simples, como esses pulsos poderiam viajar até agora?

Usando energia suficiente e contendo frequências que sustentavam uma propagação que poderia percorrer a curvatura da Terra a essa distância.

E esses pulsos ainda viajariam tão longe hoje com o mesmo equipamento?

Sim. É conhecido como rádio HF (alta frequência). Para vôos sobre o oceano, as aeronaves comerciais exigem algum tipo de relatório. Se eles não possuem comunicação via satélite, precisam se comunicar com o rádio HF (que também se estende às bandas MF). Comunicações de rádio HF precisam ser tentadas com uma lista de frequências (com base na distância, hora do dia e relatórios de propagação).

As ondas de rádio se propagam via linha de visão, onda terrestre e céu. Terra Nova não era nem um pouco perto da linha de visão. As ondas do solo podem se propagar em torno da curvatura da terra. Uma distância de 400 milhas exigiria uma frequência muito baixa (e baixa taxa de dados). As ondas do céu podem refratar-se da ionosfera e voltar à Terra em torno da curva. Às vezes, refletindo fora da terra, faça o backup da ionosfera e refrate novamente (chamado "pular").

Os vôos oceânicos tradicionalmente usam a refração das ondas do céu quando estão além da linha de visão. Não é totalmente confiável e, às vezes, os relatórios de posição são atrasados ​​para que a distância mude.

Considere os seguintes fatos:

1. A probabilidade de detecção de sinal é uma função da relação sinal / ruído recebido (SNR)
2. O SNR pode ser aprimorado com:
   • Aumentando a potência do sinal
   • Diminuindo a potência do ruído

Uma maneira de diminuir a potência do ruído é coletar o sinal por um período mais longo e calcular a média do ruído usando filtros ou redundâncias de sinal, como bits de paridade nos sinais digitais. Portanto, existe uma troca entre taxa de dados e SNR - você pode reduzir sua taxa de dados para aumentar seu SNR.

Embora o detector do sinal de telégrafo (ouvido do ouvinte) seja um sistema analógico, o ouvido / cérebro do ouvinte "calcula a média" de cada traço e ponto durante a duração do tom, levando a um aumento no SNR. Dado que um operador de telégrafo é provavelmente altamente qualificado para identificar sinais ruidosos, sua capacidade de detecção será bastante boa.

Além disso, a redundância de linguagens humanas fornece outro mecanismo de correção de erros. Pense na facilidade com que você corrige erros de digitação automaticamente em seu cérebro sem exigir confirmação do remetente da mensagem. (Exemplo: "Essa szentência causa um total de erros.")

Dado que 5 kW é uma potência de transmissão relativamente alta para um transmissor móvel (seu telefone celular é aproximadamente 1 W) e, considerando as redundâncias presentes no próprio sinal, é certamente plausível que a comunicação tenha ocorrido nesses intervalos.