Bagaimana telegrafi nirkabel mencapai sejauh ini?


13

Bahkan sejauh awal 1900-an, telegram yang ditransmisikan secara nirkabel dapat mencapai ratusan mil. Misalnya, Titanic berkomunikasi dengan Kanada, 400 mil jauhnya, dengan peralatan yang relatif berdaya rendah. Mengingat bahwa telegraf sangat sederhana, bagaimana mungkin pulsa-pulsa ini bepergian sejauh ini?

Dan apakah pulsa ini masih melakukan perjalanan sejauh ini dengan peralatan yang sama?

Dan bukankah ini berarti tidak mungkin ada banyak orang yang menggunakan sistem ini, karena operator dalam jarak ratusan mil semuanya akan mengganggu gelombang udara? Sepertinya ini akan menghasilkan banyak pembicaraan silang. Atau ada beberapa frekuensi yang tersedia untuk telegrafi nirkabel?

Jawaban:


23

Titanic berkomunikasi dengan Kanada, 400 mil jauhnya, dengan peralatan yang relatif berdaya rendah

Kutipan dari situs web ini : -

Peralatan "nirkabel" Titanic adalah yang paling kuat digunakan pada saat itu. Pemancar utama adalah desain percikan rotari, ditenagai oleh alternator motor 5 kW, yang disuplai dari sirkuit penerangan kapal.

Peralatan dioperasikan menjadi antena 4 kawat yang tergantung di antara 2 tiang kapal, sekitar 250 kaki di atas laut. Ada juga pemancar darurat bertenaga baterai.

Pemancar utama ditempatkan di ruangan khusus, yang dikenal sebagai "Ruang Senyap". Ruangan ini terletak bersebelahan dengan ruang operasi, dan diisolasi khusus untuk mengurangi gangguan pada penerima utama.

Rentang kerja peralatan yang terjamin adalah 250 mil, tetapi komunikasi dapat dipertahankan hingga 400 mil di siang hari dan hingga 2000 mil di malam hari.

masukkan deskripsi gambar di sini

Jadi, jika Anda kelas 5 kW sebagai daya rendah maka tidak apa-apa tetapi hal-hal telah pindah sejak saat itu. Misalnya, ketika tabung / katup dikembangkan penerima radio menjadi lebih sensitif dan ini berarti bahwa daya pancar dapat berkurang secara signifikan.

Anda harus menyadari bahwa transmisi ini adalah gelombang elektromagnetik yang sebenarnya dan mereka menipis hanya secara bertahap dengan jarak. Sebagai contoh, membandingkan terhadap pengisi baterai tanpa kontak, medan magnetnya berkurang dengan jarak potong dadu sekitar diameter kumparan sedangkan, medan H dalam transmisi EM yang tepat berkurang secara linear dengan jarak.

Pertimbangkan saja penyelidikan Voyager 1 dan transmisinya dari luar Pluto. Daya pemancar hanya 20 watt tetapi yang terbesar di atasnya adalah parabola: -

masukkan deskripsi gambar di sini

Dan bukankah ini berarti tidak mungkin ada banyak orang yang menggunakan sistem ini, karena operator dalam jarak ratusan mil semuanya akan mengganggu gelombang udara? Sepertinya ini akan menghasilkan banyak pembicaraan silang.

Ini memang masalah besar dan ada transmisi terkenal dari RMS Titanic yang menyarankan bahwa SS California harus "tutup mulut" karena itu memblokir transmisi dari ras Cape di pantai Kanada: -

Operator nirkabel Titanic yang bertugas, Jack Phillips, sedang sibuk membersihkan simpanan pesan penumpang dengan stasiun nirkabel di Cape Race, Newfoundland, yang jauhnya 800 mil (1.300 km), pada saat itu. Pesan Evans bahwa SS Californian dihentikan dan dikelilingi oleh es, karena kedekatan relatif kedua kapal, menenggelamkan pesan terpisah yang telah diterima Phillips dalam proses penerimaan dari Cape Race, dan ia menegur Evans: "Diam, tutup Saya sibuk; saya bekerja di Cape Race! " Evans mendengarkan sebentar, dan pada pukul 23:35 dia mematikan nirkabel dan pergi tidur. Lima menit kemudian, Titanic menabrak gunung es. Dua puluh lima menit setelah itu, dia mengirimkan panggilan darurat pertamanya.

Kutipan diambil dari sini , halaman Wiki untuk kapal uap California.


2
@InterLinked Titanic beroperasi di sekitar area 1 MHz dan pantulan ionosfer memungkinkan penerimaan radio pada jarak yang jauh lebih besar daripada yang disiratkan oleh garis pandang. Pada ketinggian 250 kaki, garis pandang hanya sekitar 20 mil dan jelas Titanic dapat mentransmisikan dan berhasil diterima sekitar 400 mil pada siang hari. Selain ionosfer, frekuensi yang lebih rendah tidak benar-benar mentransmisikan lebih jauh dari frekuensi yang lebih tinggi.
Andy alias

2
Operator radio ham modern berkomunikasi di seluruh dunia dengan daya transmisi 5mW (ya, milliWatt).
Jon Custer

1
@MatthewWhited ANDA perlu menjawab pertanyaan Anda menggunakan "@" dan nama atau dia mungkin tidak mendapatkan pemberitahuan untuk melihat komentar ini. Sebagai penulis jawabannya saya mendapat notifikasi dan saya juga tertarik dengan jawabannya.
Andy alias

1
@ Matius Whited Ya, silakan lakukan riset sedikit tentang propagasi HF. Tingkat daya 5 mW sebenarnya digunakan untuk kontak antarbenua. Biasanya, level rendah seperti itu tidak digunakan untuk telegrafi. Alih-alih, mode digital dengan tingkat pengkodean koreksi kesalahan sangat tinggi digunakan. Selain itu, jika Anda mencari cara kerja modulasi digital, Anda akan melihat bahwa banyak penerima menggunakan teknik "integrasikan dan buang". Kekuatan sinyal yang diterima di sana tergantung pada bandwidth dan interval simbol. Dengan menggunakan bandwidth yang sangat rendah dan interval simbol yang sangat panjang, Anda dapat menebusnya.
AndrejaKo

2
Secara teoritis, penerima pada suhu kamar dapat menerima data pada 1 kbaud (jika dirancang dengan baik) dengan tingkat daya input -124 dBm. Pada 1MHz, kehilangan tautan adalah 32,5 dB + 20log (km). Jadi katakanlah 10.000 km dan oleh karena itu kehilangan tautan adalah 112,5 dB. Dengan 0 dBm (1 mW), daya terima -112,5 dBm dan secara signifikan lebih tinggi dari daya yang dibutuhkan oleh penerima (pada hari yang baik). Lemparkan beberapa penguatan antena dan hampir setiap hari adalah hari yang baik: electronics.stackexchange.com/questions/83512/…
Andy alias

6

Dari http://hf.ro/ :

Peralatan "nirkabel" Titanic adalah yang paling kuat digunakan pada saat itu. Pemancar utama adalah desain percikan rotari, ditenagai oleh alternator motor 5 kW, yang disuplai dari sirkuit penerangan kapal

Pemancar celah busi adalah bentuk pemancar radio sesederhana mungkin, yang dimodulasi dengan kunci on-off (kode morse). Bahkan memungkinkan untuk inefisiensi transmisi celah percikan - ia menyemprotkan RF ke pita yang sangat lebar - pemancar 5kW sangat besar .


Celah percikan itu sendiri menghasilkan bandwidth yang sangat lebar, tetapi antena bertindak sebagai filter resonan.
WhatRoughBeast

1
Menurut Wikipedia, pemancar 5KW ilegal di Amerika Serikat - bahkan untuk operator ham ... - en.wikipedia.org/wiki/Amateur_radio#Privileges
InterLinked

6
Pada hari ini, ya. Saat itu sebenarnya tidak ada aturan.
pjc50

2
@InterLinked - 5KW adalah daya input ke motor-generator, daya yang dikirim ke antena akan (jauh?) Kurang. Sebagai contoh, amplifier 1500W Ham ini diberi peringkat untuk menggambar 15A @ 240VAC, atau sekitar 3000W pada daya output penuh. Saya tidak tahu seberapa efisien pemancar celah-celah, tetapi saya berasumsi bahwa itu tidak terlalu efisien. Beberapa negara memiliki batas daya yang lebih tinggi - Kanada memungkinkan hingga 2.25KW.
Johnny

Sebagai perbandingan, TPz 1A1A5 "Hummel" (gambar) adalah jammer HF tingkat militer yang beroperasi dari generator 15kW ...
DevSolar

3

Bahkan sejauh awal 1900-an, telegram yang ditransmisikan secara nirkabel dapat mencapai ratusan mil. Misalnya, Titanic berkomunikasi dengan Kanada, 400 mil jauhnya, dengan peralatan yang relatif berdaya rendah. Mengingat bahwa telegraf sangat sederhana, bagaimana mungkin pulsa ini dapat bergerak sejauh ini?

Selain fakta, seperti yang orang lain tunjukkan, bahwa daya sebenarnya tidak terlalu rendah, morse hanyalah sinyal bandwidth yang sangat rendah. Anda dapat menyampaikan pesan menggunakan daya penerimaan yang sangat kecil, asalkan Anda tidak ingin mengirim banyak informasi dalam periode waktu tertentu. WiFi membawa satu miliar bit per detik dari satu kamar ke kamar lain. Saluran TV mengirimkan puluhan juta bit per detik melalui radius seratus mil. Kode morse yang dikunci dengan tangan setara dengan sekitar sepuluh bit per detik, memberi atau mengambil faktor dua, dan dalam kondisi buruk bisa jadi kurang.

Dan apakah pulsa ini masih melakukan perjalanan sejauh ini dengan peralatan yang sama?

Tentu. Dan jika Anda menganggap pemancar yang sama tetapi penerima modern, Anda mungkin dapat menerima sinyal pada jarak yang jauh lebih lama, karena penerima modern yang baik memiliki sensitivitas yang lebih tinggi, amplifikasi yang lebih bersih, dan bantuan algoritma komputer.

Dan bukankah ini berarti tidak mungkin ada banyak orang yang menggunakan sistem ini, karena operator dalam jarak ratusan mil semuanya akan mengganggu gelombang udara? Sepertinya ini akan menghasilkan banyak pembicaraan silang. Atau ada beberapa frekuensi yang tersedia untuk telegrafi nirkabel?

Beberapa dari keduanya. Ada banyak frekuensi yang tersedia untuk beberapa stasiun bahkan di tahun 1910-an, dan jika Anda melihat penggunaan modern Anda akan melihat bahwa kode Morse memungkinkan untuk jarak saluran yang sangat sempit, dengan kemungkinan ratusan percakapan berlangsung secara paralel dalam ruang sebuah beberapa Megahertz. Tetapi peralatan yang digunakan pada saat itu memiliki stabilitas frekuensi yang buruk dan kebisingan pita lebar yang sangat buruk, dan tidak bisa begitu saja mengganti saluran dengan cepat, jadi pada kenyataannya ada beberapa saluran yang digunakan, dan ada masalah dengan gangguan. Meskipun demikian ada beberapa kapal dan stasiun pantai yang melakukan kontak secara teratur sejak tahun 1910.


1
Dengan sistem modern, Anda mungkin bisa memantulkan sinyal dari Bulan dan masih menerimanya.
Tandai

1
@Mark ionosphere jauh lebih dekat, dan Anda membutuhkan daya yang relatif sedikit untuk mencapai bandwidth yang layak. Bahkan untuk mendeteksi keberadaan refleksi bulan memerlukan ERP yang sangat tinggi, yang berarti tingkat daya pancar ekstrim atau array besar antena directional. Ini dapat dilakukan oleh seorang amatir radio dengan halaman belakang yang besar, tetapi hanya pada bandwidth yang sangat rendah.
Chris Stratton

3

Mengingat bahwa telegraf sangat sederhana, bagaimana mungkin pulsa ini dapat bergerak sejauh ini?

Dengan menggunakan kekuatan yang cukup dan mengandung frekuensi yang mendukung perambatan yang bisa mengelilingi kelengkungan bumi jarak itu.

Dan apakah pulsa ini masih melakukan perjalanan sejauh ini dengan peralatan yang sama?

Iya. Ini dikenal sebagai radio HF (frekuensi tinggi). Untuk penerbangan di atas lautan, pesawat komersial memerlukan semacam pelaporan. Jika mereka tidak memiliki komunikasi satelit, mereka perlu berkomunikasi dengan radio HF (yang juga meluas ke band MF). Radio HF perlu dicoba dengan daftar frekuensi (berdasarkan jarak, waktu, dan laporan propagasi).

Gelombang radio merambat melalui garis pandang, gelombang tanah, dan gelombang langit. Newfoundland tidak berada di dekat garis pandang. Gelombang tanah dapat merambat di sekitar kelengkungan bumi. Jarak 400 mil akan membutuhkan frekuensi yang sangat rendah (dan kecepatan data rendah). Gelombang langit dapat membiaskan ionosfer dan kembali turun ke bumi di sekitar kurva. Terkadang memantul dari bumi, mencadangkan ionosfer dan membiaskan kembali (disebut "lewati").

Penerbangan di atas laut secara tradisional menggunakan pembiasan gelombang langit ketika berada di luar garis pandang. Ini tidak sepenuhnya dapat diandalkan, dan laporan posisi terkadang tertunda untuk menunggu jarak berubah.


1
Akhirnya seseorang yang benar-benar memahami masalah ini! Salah satu masalah yang disayangkan dengan EESE adalah bahwa seringkali kita mendapatkan banyak insinyur tanpa pengalaman aktual dari suatu topik atau aplikasi yang membuat tebakan liar dari prinsip pertama yang ada di antara yang salah dan tidak relevan.
Chris Stratton

Saya juga hanya ingin menambahkan bahwa saat itu, HF relatif baru dan banyak komunikasi pada gelombang rendah dan menengah. The 600 m (500 kHz) adalah untuk bagian yang lebih baik dari satu abad (dan waktu Titanic juga) "gelombang marabahaya" dan 125 kHz ke 150 kHz juga band maritim-mobile, dengan 143 kHz menjadi frekuensi panggilan untuk "panjang" gelombang terus menerus "setidaknya tahun 1930 - an. Kembali ke masa Titanic, kapal harus memiliki radio untuk 600 m dan 300 m, tetapi Peraturan Radio 1912 tidak masuk ke rincian frekuensi yang digunakan seperti yang baru.
AndrejaKo

Sebuah trivia kecil: Pertama kali SOS menggunakan sinyal marabahaya. Sebelum itu CQD (general call distress). SOS tidak mendukung apa pun, namun suara yang berbeda di Morse membuatnya mudah untuk disalin.
Old_Fossil

1

Pertimbangkan fakta-fakta berikut:

  1. Probabilitas deteksi sinyal adalah fungsi dari sinyal yang diterima untuk rasio kebisingan (SNR)
  2. SNR dapat ditingkatkan dengan:
    • Meningkatkan kekuatan sinyal
    • Mengurangi daya derau

Salah satu cara untuk mengurangi daya noise adalah mengumpulkan sinyal selama periode waktu yang lebih lama dan rata-rata mengeluarkan noise menggunakan filter atau redundansi sinyal seperti bit paritas dalam sinyal digital. Jadi ada trade off antara laju data dan SNR - Anda dapat mengurangi laju data Anda untuk meningkatkan SNR Anda.

Meskipun pendeteksi sinyal telegraf (telinga pendengar) adalah sistem analog, pendengar / telinga pendengar secara efektif "rata-rata" setiap tanda hubung dan titik selama durasi nada, yang mengarah ke peningkatan SNR. Mengingat bahwa operator telegraf cenderung sangat terampil dalam mengidentifikasi sinyal yang bising, kemampuan deteksi mereka akan cukup baik.

Selain itu, redundansi bahasa manusia menyediakan mekanisme koreksi kesalahan lainnya. Pikirkan betapa mudahnya Anda memperbaiki kesalahan ketik di otak Anda tanpa memerlukan konfirmasi dari pengirim pesan. (Contoh: "Sensi ini memiliki banyak kesalahan.")

Mengingat bahwa 5 kW adalah daya pancar yang relatif tinggi untuk pemancar seluler (ponsel Anda kira-kira 1 W), dan mengingat redundansi yang ada dalam sinyal itu sendiri, tentu masuk akal bahwa komunikasi terjadi pada rentang ini.


1
Seperti banyak orang lain yang telah memposting di sini, Anda kehilangan titik mendasar - tantangan untuk komunikasi radio terestrial bukanlah tingkat daya, tetapi saling berhadapan. Jarak jauh dimungkinkan di mana lapisan ionosfer yang diisi, atau benda-benda di atas tanah lainnya, memantulkan sinyal di luar cakrawala.
Chris Stratton

@ ChrisStratton Ini bukan poin yang saling eksklusif. Semua propagasi radiasi elektromagnetik dikenakan kehilangan jalur 1 / R ^ 2, terlepas dari lintasan yang dilaluinya (garis pandang atau pantulan ionosfer).
Robert L.

Kerugian itu bukan yang relevan - berpikir mereka menunjukkan kesalahpahaman mendasar dari masalah ini.
Chris Stratton

@ ChrisStratton Kecuali jika Anda dapat mentransmisikan melintasi jarak itu dengan pemancar tingkat daya apa pun, kerugian selalu menjadi masalah. Beritahu saya jika Anda sudah tahu cara mengirim ratusan mil dengan pemancar 1 femtowatt.
Robert L.

Itulah intinya - level daya yang terlibat adalah urutan yang lebih besar dari yang dibutuhkan untuk kehilangan berbasis jarak. The aktual tantangan adalah bahwa kita hidup di planet yang melengkung.
Chris Stratton
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.