¿Cómo llegó la telegrafía inalámbrica hasta ahora?

Incluso desde principios del siglo XX, los telegramas transmitidos de forma inalámbrica podían llegar a cientos de millas. Por ejemplo, el Titanic se comunicó con Canadá, a 400 millas de distancia, con equipos de relativamente poca potencia. Dado que los telégrafos son muy simples, ¿cómo es posible que estos pulsos hayan viajado tan lejos?

¿Y estos pulsos seguirían viajando tan lejos hoy con el mismo equipo?

¿Y no significa esto que no podría haber mucha gente usando los sistemas, ya que los operadores dentro de cientos de millas estarían bloqueando las ondas de radio? Parece que esto produciría una gran cantidad de diafonía. ¿O había múltiples frecuencias disponibles para la telegrafía inalámbrica?

Respuestas (5)

el Titanic se comunicó con Canadá, a 400 millas de distancia, con equipos de relativamente baja potencia

Cita de este sitio web: -

El equipo "inalámbrico" del Titanic era el más poderoso en uso en ese momento. El transmisor principal era un diseño de chispa rotatoria, alimentado por un motor alternador de 5 kW, alimentado desde el circuito de iluminación del barco.

El equipo operaba en una antena de 4 hilos suspendida entre los 2 mástiles del barco, a unos 250 pies sobre el nivel del mar. También había un transmisor de emergencia alimentado por batería.

El transmisor principal estaba alojado en una habitación especial, conocida como la "Habitación silenciosa". Esta sala estaba ubicada al lado de la sala de operaciones y estaba especialmente aislada para reducir la interferencia con el receptor principal.

El rango de trabajo garantizado del equipo era de 250 millas, pero las comunicaciones podían mantenerse hasta 400 millas durante el día y hasta 2000 millas durante la noche.

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Entonces, si clasifica 5 kW como de baja potencia, está bien, pero las cosas han cambiado desde entonces. Por ejemplo, a medida que se desarrollaron los tubos/válvulas, los receptores de radio se volvieron más sensibles y esto significa que las potencias de transmisión podrían reducirse considerablemente.

Tienes que darte cuenta de que estas transmisiones son ondas electromagnéticas reales y se atenúan muy gradualmente con la distancia. Por ejemplo, en comparación con un cargador de batería sin contacto, su campo magnético se reduce con la distancia cúbica más allá del diámetro de las bobinas, mientras que el campo H en una transmisión EM adecuada se reduce linealmente con la distancia.

Solo considere la sonda Voyager 1 y sus transmisiones desde más allá de Plutón. La potencia del transmisor es de solo 20 vatios, pero lo más importante fue el plato parabólico: -

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¿Y no significa esto que no podría haber mucha gente usando los sistemas, ya que los operadores dentro de cientos de millas estarían bloqueando las ondas de radio? Parece que esto produciría una gran cantidad de diafonía.

De hecho, este fue un gran problema y hubo una transmisión famosa del RMS Titanic que sugirió que el SS Californian debería "callarse" porque estaba bloqueando una transmisión de Cape Race en la costa de Canadá: -

El operador inalámbrico de servicio del Titanic, Jack Phillips, estaba ocupado limpiando una acumulación de mensajes de pasajeros con la estación inalámbrica en Cape Race, Newfoundland, a 800 millas (1300 km) de distancia, en ese momento. El mensaje de Evans de que el SS Californian estaba detenido y rodeado de hielo, debido a la relativa proximidad de los dos barcos, ahogó un mensaje separado que Phillips había estado recibiendo de Cape Race, y reprendió a Evans: "Cállate, cállate". ¡Estoy ocupado, estoy trabajando en Cape Race! Evans escuchó un rato más, y a las 23:35 apagó la radio y se fue a la cama. Cinco minutos después, el Titanic chocó contra un iceberg. Veinticinco minutos después de eso, transmitió su primera llamada de socorro.

Cita tomada de aquí , la página Wiki del barco de vapor Californian.

Entonces, ¿los telégrafos inalámbricos operaban a frecuencias muy bajas? (¿Dado que cuanto más baja es la frecuencia, más lejos transmite?)
@InterLinked Titanic operó alrededor del área de 1 MHz y el rebote ionosférico permite la recepción de radio a una distancia mucho mayor de lo que implicaría la línea de visión. A 250 pies de altura, la línea de visión es de solo unas 20 millas y claramente el Titanic podría transmitir y recibirse con éxito a unas 400 millas durante el día. Aparte de la ionosfera, las frecuencias más bajas en realidad no transmiten más que las frecuencias más altas.
Los radioaficionados modernos se comunican en todo el mundo con una potencia de transmisión de 5 mW (sí, milivatios).
¿Esos raidios de 5mW no son manejados por repetidores? Esa es una señal de muy baja potencia para obtener varios miles de millas sin ruido masivo.
Incluso esos 5 mW tendrían dificultades para cruzar una casa y mucho menos el mundo. ¿Estás seguro de que no quisiste decir .5W o 5W?
@MatthewWhited USTED necesita abordar su pregunta usando la "@" y el nombre o es posible que no reciba una notificación para ver estos comentarios. Como autor de la respuesta, recibo notificaciones y también me interesará su respuesta.
@JonCuster, incluso el bluetooth es de 100 mW. ¿Podría proporcionar detalles sobre esa comunicación mundial de 5 mW? Intercontinental Shortwave se hace cargo de 500kW. Los teléfonos celulares tienen alrededor de 600 mW (no puedo encontrar ningún transmisor de radio por debajo de 100 mW).
@Matthew Whited Sí, investigue un poco sobre la propagación de HF. En realidad, se utilizan niveles de potencia de 5 mW para contactos intercontinentales. Por lo general, estos niveles bajos no se utilizan para telegrafía. En su lugar, se utilizan modos digitales con un nivel muy alto de codificación de corrección de errores. Además, si busca cómo funcionan las modulaciones digitales, verá que muchos receptores utilizan la técnica de "integrar y volcar". La intensidad de la señal recibida allí depende del ancho de banda y del intervalo del símbolo. Al usar anchos de banda extremadamente bajos e intervalos de símbolo muy largos, puede compensar eso.
@AndrejaKo: ¡si consideras que Morse es un modo digital! Uno de mis amigos ha hecho contactos de código Morse QRP (es decir, <5 mW de potencia radiada) a todos los continentes desde América del Norte, y también desde África hasta América del Norte y del Sur. Todo depende de la propagación en una banda determinada en ese momento.
Puedo entender cómo se podría construir un transmisor sin tubos de vacío, usando un espacio de chispas como elemento de amplificación, pero no puedo pensar en ninguna forma de diseñar un receptor sensible pero funcional. Lo mejor que se me ocurre sería tener un circuito sintonizado con ganancia de alto voltaje conectado a una tapa de chispa junto con un suministro de voltaje de polarización de CC que se ajusta para ser una pizca más pequeño que el voltaje de ionización para el espacio y tiene suficiente resistencia y capacitancia para hacer un arco insostenible. Sin embargo, no sé si tal cosa sería práctica y viable.
Incluso mirando eso, lo mejor que veo son 250 millas con condiciones perfectas.
@Matthew Whited Además, los 500 kW que menciona son para emisoras internacionales más fuertes que transmiten radio usando AM para oyentes que usan antenas de látigo terriblemente ineficientes que vienen con receptores portátiles de onda corta. Las radios móviles marítimas (por ejemplo, Icom M802) suelen tener 150 W. Las radios de onda corta móviles terrestres tienen alrededor de 125 W (por ejemplo, Codan Envoy). Los transceptores de radioaficionados suelen ser de 100 W. Además de eso, en lugar de la AM tradicional, se utiliza una modificación llamada "banda lateral única", que elimina la portadora y la otra banda lateral de la AM.
@Matthew Whited Si es tan desconfiado, ¿por qué no va a decir websdr.ewi.utwente.nl:8901 un receptor de radio web en Holanda y ve lo que puede escuchar allí? Puede escuchar regularmente a los barcos llamando a la radio CHN de Shanghái, por ejemplo.
Todo depende de la ganancia de la antena (ambos extremos), el ancho de banda de la señal y tener un buen receptor.
Puede tener toda la ganancia del mundo, pero si la señal es tan débil que todo lo que obtiene es ruido, realmente no importará. Pero si conoce su codificación y tiene ECC, debería poder recuperarse, así que lo que sea ... simplemente suena terriblemente ineficiente. si lo estás haciendo solo porque puedes, entonces felicidades. pero esto no parece tecnología estándar.
En teoría, un receptor a temperatura ambiente puede recibir datos a 1 kbaudio (si está diseñado correctamente) con un nivel de potencia de entrada de -124 dBm. A 1 MHz, la pérdida de enlace es de 32,5 dB + 20 log(km). Así que digamos 10.000 km y, por lo tanto, la pérdida del enlace es de 112,5 dB. Con 0 dBm (1 mW), la potencia de recepción es de -112,5 dBm y significativamente mayor que la potencia que necesita el receptor (en un buen día). Agregue algo de ganancia de antena y casi todos los días son buenos días: electronics.stackexchange.com/questions/83512/…
@Matthew Whited El comentario de "tecnología lista para usar" es bastante interesante. Esta tecnología no es y nunca fue "tecnología lista para usar". La tecnología ha sido bien entendida y "común", pero en realidad no estaba lista para usar. Lo compararía más con la tecnología espacial de la era actual. Sí, es bastante conocido que los satélites existen y una persona común tiene alguna idea de cómo funcionan, pero siguen siendo únicos y requieren conocimientos especializados para construirlos, lanzarlos y mantenerlos. Es lo mismo con la radio de esa época. continuación
Intente mirar, por ejemplo, el proyecto Radio Central , o en Varberg Radio . Incluso hoy en día, las estaciones costeras de largo alcance de onda corta tienen instalaciones de antenas relativamente grandes para tener suficiente ganancia para la recepción. Las antenas del receptor a menudo se ubican en sitios remotos, para tener un piso de ruido local bajo y usan antenas direccionales para tener ganancia en la dirección correcta para la recepción. Eche un vistazo a esta guía de STO aviolinx.com/Documents/STORadio-Pilot-Refresh.pdf
“Esta habitación estaba ubicada al lado del quirófano y estaba especialmente aislada para reducir la interferencia con el receptor principal”. ¿Qué tipo de tecnología se utilizó para el receptor?
De hecho, con los receptores actuales, el alcance del Titanic ahora sería mucho más de 400 millas. Tal vez incluso llegar a todo el planeta.
¿Puede dar más detalles sobre "el campo H en una transmisión EM adecuada se reduce linealmente con la distancia". ? Por lo que sé (relativamente poco) de RF, esto suena contradictorio, asumiendo una transmisión isotrópica
@Alnitak la potencia se reduce con la distancia al cuadrado, por lo tanto, las dos cosas que se multiplican para generar potencia deben reducirse linealmente con la distancia. Este es el escenario isotrópico. Entonces, ¿tiene problemas con que la potencia sea inversamente proporcional a la distancia al cuadrado?
@ user1139880 Dado que probablemente hoy en día se podría usar una potencia de transmisión de 5 mW, una potencia de un millón de veces más alta en ese entonces dice mucho sobre cuán insensibles eran los receptores. Seguramente usaron circuitos sintonizados y tenían un extraño aparato para detectar una señal recibida basado en una tira giratoria magnetizable que pasaba por imanes que saturaban la tira localmente y, luego, la superposición de la señal recibida (nuevamente usando bobinas) significa que el no- linealidades de saturación podrían actuar como un diodo. La señal detectada fue captada por una tercera bobina y alimentada por auriculares.
El poder de @Andyaka inversamente proporcional a la distancia al cuadrado es lo que sé y esperaba. No estoy acostumbrado a pensar en términos de campos EM.

Desde http://hf.ro/ :

El equipo "inalámbrico" del Titanic era el más poderoso en uso en ese momento. El transmisor principal era un diseño de chispa rotatoria, alimentado por un motor alternador de 5 kW, alimentado desde el circuito de iluminación del barco.

Un transmisor de chispa es la forma más simple posible de transmisor de radio, modulado con codificación de encendido y apagado (código morse). Incluso teniendo en cuenta la ineficiencia de la transmisión por vía de chispa (rocía RF a través de una banda muy amplia), un transmisor de 5kW es enorme .

El propio espacio de chispas produce un ancho de banda muy amplio, pero la antena actúa como un filtro resonante.
Según Wikipedia, un transmisor de 5KW es ilegal en los Estados Unidos, incluso para los radioaficionados... - en.wikipedia.org/wiki/Amateur_radio#Privileges
En la actualidad, si. En ese entonces no había realmente ninguna regla.
@InterLinked: 5KW fue la potencia de entrada al motor-generador, la potencia entregada a la antena sería (¿mucho?) Menos. Por ejemplo, este amplificador Ham de 1500 W está clasificado para consumir 15 A a 240 VCA, o alrededor de 3000 W a la máxima potencia de salida. No sé qué tan eficiente es un transmisor de chispa, pero asumo que no es muy eficiente. Algunos países tienen límites de potencia más altos: Canadá permite hasta 2,25 KW.
A modo de comparación, el TPz 1A1A5 „Hummel“ (imagen) es un bloqueador de HF de grado militar que funciona con un generador de 15kW ...

Incluso desde principios del siglo XX, los telegramas transmitidos de forma inalámbrica podían llegar a cientos de millas. Por ejemplo, el Titanic se comunicó con Canadá, a 400 millas de distancia, con equipos de relativamente poca potencia. Dado que los telégrafos son muy simples, ¿cómo podrían estos pulsos viajar tan lejos?

Además del hecho, como han señalado otros, de que la potencia realmente no era muy baja, morse es simplemente una señal de ancho de banda muy bajo. Puede transmitir un mensaje utilizando cantidades muy pequeñas de energía recibida, siempre que no desee enviar mucha información en un período de tiempo determinado. WiFi transporta mil millones de bits por segundo de una habitación a otra. Un canal de televisión envía decenas de millones de bits por segundo en un radio de quizás cien millas. El código Morse tecleado a mano equivale a unos diez bits por segundo, más o menos un factor de dos, y en malas condiciones podría ser menos.

¿Y estos pulsos seguirían viajando tan lejos hoy con el mismo equipo?

Por supuesto. Y si asume el mismo transmisor pero un receptor moderno, probablemente podría recibir la señal a una distancia considerablemente más larga, porque un buen receptor moderno tiene una mayor sensibilidad, una amplificación más limpia y la ayuda de algoritmos informáticos.

¿Y no significa esto que no podría haber mucha gente usando los sistemas, ya que los operadores dentro de cientos de millas estarían bloqueando las ondas de radio? Parece que esto produciría una gran cantidad de diafonía. ¿O había múltiples frecuencias disponibles para la telegrafía inalámbrica?

Algo de ambos. Había muchas frecuencias disponibles para múltiples estaciones incluso en la década de 1910, y si observa el uso moderno, verá que el código Morse permite un espacio entre canales muy estrecho, con potencialmente cientos de conversaciones en paralelo en el espacio de un pocos megahercios. Pero el equipo en uso en ese momento tenía una estabilidad de frecuencia deficiente y un ruido de banda ancha muy malo, y no podía cambiar de canal en un abrir y cerrar de ojos, por lo que en realidad había pocos canales en uso y había problemas con la interferencia. No obstante, ya en 1910 había bastantes barcos y estaciones costeras que hacían contacto regular .

Con un sistema moderno, probablemente podría hacer rebotar la señal en la Luna y aún así recibirla.
@Mark, la ionosfera está mucho más cerca y necesita relativamente poca energía para lograr un ancho de banda decente. Incluso para detectar la existencia de un reflejo lunar se requiere un ERP muy alto, lo que significa niveles de potencia de transmisión extremos o grandes conjuntos de antenas direccionales. Puede hacerlo un radioaficionado con un gran patio trasero, pero solo con un ancho de banda muy bajo.

Dado que los telégrafos son muy simples, ¿cómo podrían estos pulsos viajar tan lejos?

Al usar suficiente potencia y contener frecuencias que admitieran una propagación que pudiera dar la vuelta a la curvatura de la tierra esa distancia.

¿Y estos pulsos seguirían viajando tan lejos hoy con el mismo equipo?

Sí. Se conoce como radio HF (alta frecuencia). Para vuelos sobre el océano, los aviones comerciales requieren algún tipo de informe. Si no tienen comunicación satelital, necesitan comunicarse con radio HF (que también se extienden a las bandas MF). Las comunicaciones por radio HF deben intentarse con una lista de frecuencias (según la distancia, la hora del día y los informes de propagación).

Las ondas de radio se propagan a través de la línea de visión, la onda de tierra y la onda del cielo. Terranova no estaba cerca de la línea de visión. Las ondas de superficie pueden propagarse alrededor de la curvatura terrestre. Una distancia de 400 millas requeriría una frecuencia muy baja (y una tasa de datos baja). Las ondas del cielo pueden refractarse fuera de la ionosfera y regresar a la tierra alrededor de la curva. A veces, se refleja en la tierra, retrocede en la ionosfera y se refracta nuevamente (llamado "salto").

Los vuelos sobre el océano han utilizado tradicionalmente la refracción de ondas celestes cuando están más allá de la línea de visión. No es del todo confiable, y los informes de posición a veces se retrasan para esperar a que cambie la distancia.

¡Finalmente alguien que realmente entiende el problema! Uno de los problemas desafortunados con EESE es que a menudo tenemos muchos ingenieros sin experiencia real en un tema o aplicación en particular que hacen conjeturas descabelladas a partir de principios básicos que están en algún lugar entre incorrecto e irrelevante.
También me gustaría agregar que en ese entonces, HF era relativamente nuevo y mucha comunicación se realizaba en ondas bajas y medias. Los 600 m (500 kHz) fueron durante gran parte de un siglo (y también durante la época del Titanic) la "onda de socorro" y de 125 kHz a 150 kHz también fue la banda móvil marítima, siendo 143 kHz la frecuencia de llamada para la "onda larga". onda continua" en la década de 1930 por lo menos. En la época del Titanic, los barcos tenían que tener radios para 600 my 300 m, pero las Regulaciones de Radio de 1912 no entran en detalles de las frecuencias utilizadas tanto como las más nuevas.
Una pequeña trivia: la primera vez que SOS se utilizó como señal de socorro. Antes de eso, era CQD (llamada de socorro general). SOS no significa nada, sin embargo, su sonido distintivo en Morse hace que sea fácil de copiar.

Considere los siguientes hechos:

  1. La probabilidad de detección de la señal es una función de la relación señal/ruido recibida (SNR)
  2. La SNR se puede mejorar mediante:
    • Aumento de la potencia de la señal
    • Disminución de la potencia del ruido

Una forma de disminuir la potencia del ruido es recopilar la señal durante un período de tiempo más largo y promediar el ruido mediante filtros o redundancias de señal, como bits de paridad en señales digitales. Por lo tanto, existe una compensación entre la velocidad de datos y la SNR: puede reducir su velocidad de datos para aumentar su SNR.

Aunque el detector de la señal del telégrafo (el oído del oyente) es un sistema analógico, el oído/cerebro del oyente "promedia" efectivamente cada guión y punto durante la duración del tono, lo que lleva a un aumento en la SNR. Dado que un operador de telégrafo probablemente sea muy hábil para identificar señales ruidosas, su capacidad de detección será bastante buena.

Además, la redundancia de los lenguajes humanos proporciona otro mecanismo de corrección de errores. Piense en la facilidad con la que corrige automáticamente los errores tipográficos en su cerebro sin requerir la confirmación del remitente del mensaje. (Ejemplo: "Esta frase tiene muchos errores").

Dado que 5 kW es una potencia de transmisión relativamente alta para un transmisor móvil (su teléfono celular tiene aproximadamente 1 W), y dadas las redundancias presentes en la señal en sí, es ciertamente plausible que la comunicación se haya producido en estos rangos.

Como tantos otros que han publicado aquí, se pierde el punto fundamental: el desafío para las comunicaciones de radio terrestres no es el nivel de potencia, sino la línea de visión. El largo alcance es posible donde las capas cargadas de la ionosfera, u otros objetos sobre el suelo, reflejan la señal más allá del horizonte.
@ChrisStratton Estos no son puntos mutuamente excluyentes. Toda la propagación de la radiación electromagnética está sujeta a una pérdida de trayectoria de 1/R^2, independientemente de la trayectoria que tome (línea de visión o rebote ionosférico).
Esas pérdidas no son las relevantes; pensar que lo son demuestra un malentendido fundamental del problema.
@ChrisStratton A menos que pueda transmitir a esa distancia con un transmisor de cualquier nivel de potencia, las pérdidas siempre importan. Avísame cuando hayas descubierto cómo transmitir cientos de millas con un transmisor de 1 femtovatio.
Ese es exactamente el punto: los niveles de potencia involucrados son órdenes de magnitud más de lo necesario para la pérdida basada en la distancia. El desafío real es que vivimos en un planeta curvo.
@ChrisStratton La propagación a lo largo de caminos curvos aún experimenta pérdidas por propagación.
Una vez más, ¡el problema no es la pérdida por propagación! Eso es diminuto comparado con el problema del horizonte. Hasta que entiendas esto, lo que estás publicando es ruido irrelevante.
¿Cómo llegó la telegrafía inalámbrica hasta ahora?
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