到目前为止,无线电报是如何实现的?


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甚至早在1900年代初,无线传输的电报就可以达到数百英里。例如,泰坦尼克号用相对低功率的设备与400英里外的加拿大进行了通信。鉴于电报非常简单,到目前为止这些脉冲如何传播?

如今,使用相同的设备,这些脉冲还会传播那么远吗?

难道这并不意味着不会有太多的人使用该系统,因为数百英里内的操作员都会干扰电波吗?看来这会产生很多串扰。还是有多个频率可用于无线电报?

Answers:


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泰坦尼克号以相对较低的设备与400英里外的加拿大进行了通信

来自网站的报价:-

泰坦尼克号的“无线”设备在当时是功能最强大的。主发射器是旋转火花设计,由船上的照明电路供电,由5 kW电机交流发电机供电。

该设备通过一根4线天线操作,该天线悬挂在船上2个桅杆之间,海拔约250英尺。还有一个电池供电的应急变送器。

主发射机安装在一个称为“静音室”的特殊房间中。该房间位于手术室的隔壁,并经过特殊绝缘以减少对主接收器的干扰。

该设备的保证工作范围为250英里,但白天可以保持长达400英里的通信,而夜间则可以保持2000英里的通信。

在此处输入图片说明

因此,如果将5 kW归类为低功率,那没关系,但此后情况一直在发展。例如,随着电子管/阀门的发展,无线电接收机变得更加敏感,这意味着发射功率可能会大大降低。

您必须意识到这些传输是实际的电磁波,并且它们仅随着距离而逐渐衰减。例如,与非接触式电池充电器相比,它的磁场会随着距离超过线圈直径的距离而减小,而适当的EM传输中的H场会随着距离线性减小。

只需考虑旅行者1探测器及其来自冥王星以外的传播。发射器的功率仅为20瓦,但最大的是抛物线形天线:-

在此处输入图片说明

难道这并不意味着不会有太多的人使用该系统,因为数百英里内的操作员都会干扰电波吗?看来这会产生很多串扰。

这确实是一个大问题,RMS泰坦尼克号的一次著名的传播表明,加利福尼亚的SS应该“闭嘴”,因为它阻止了加拿大海岸角角种族的传播:-

泰坦尼克号值班的无线运营商杰克·菲利普斯(Jack Phillips)当时正忙于清理距离800英里(1300公里)的纽芬兰海角赛道的无线站点积压的乘客信息。埃文斯(Evans)的信息是,由于两艘船的相对距离,SS加利福尼亚人被拦住并被冰包围,淹没了菲利普斯一直在从Cape Race接收的另一条消息,他斥责埃文斯:“闭嘴,闭嘴起来!我很忙;我正在为Cape Race工作!” 埃文斯听了一会儿,在23:35,他关掉了无线设备,上床睡觉。五分钟后,泰坦​​尼克号撞上了冰山。此后的25分钟,她发出了第一个遇险电话。

引用来自此处,加利福尼亚号轮船的维基页面。


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@InterLinked Titanic在1 MHz范围内工作,电离层反弹使无线电接收的距离远大于视线所暗示的距离。在250英尺高处,视线仅约20英里,显然泰坦尼克号可以在白天约400英里处发射并成功接收。除了电离层,低频实际上不会传输比高频更高的任何东西。
安迪(aka Andy)

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现代火腿无线电运营商以5mW(是,毫瓦)的发射功率在世界范围内进行通信。
乔恩·卡斯特

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@MatthewWhited您需要使用“ @”和名称来解决您的问题,否则他可能不会收到查看这些评论的通知。作为答案的作者,我会收到通知,并且我也对他的答复感兴趣。
安迪(aka Andy)

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@Matthew Whited是的,请对HF传播进行一些研究。洲际接触实际上使用的功率水平为5 mW。通常,这种低级别不用于电报。而是使用具有很高级别的纠错编码的数字模式。此外,如果您查看数字调制的工作原理,您会发现许多接收器都使用“积分和转储”技术。那里的接收信号强度取决于带宽和符号间隔。通过使用极低的带宽和非常长的符号间隔,您可以弥补这一点。
AndrejaKo

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从理论上讲,室温下的接收器可以以-124 dBm的输入功率接收1 kbaud(如果设计正确)的数据。在1MHz时,链路损耗为32.5 dB + 20log(km)。假设10,000公里,因此链路损耗为112.5 dB。在0 dBm(1 mW)的情况下,接收功率为-112.5 dBm,大大高于接收器所需的功率(在美好的一天)。扔在一些天线增益,几乎每一天都是好日子electronics.stackexchange.com/questions/83512/...
安迪又名

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http://hf.ro/

泰坦尼克号的“无线”设备在当时是功能最强大的。主发射器采用旋转火花设计,由5 kW电机交流发电机供电,由船上的照明电路供电

火花隙发射器是无线电发射器的最简单的形式,通过开-关键控(摩尔斯电码)进行调制。即使考虑到火花隙传输的效率低下,它也会在很宽的频带上喷射射频信号-一个5kW的发射器非常庞大


火花隙本身会产生非常宽的带宽,但是天线起着谐振滤波器的作用。
WhatRoughBeast

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根据Wikipedia的说法,在美国,甚至对于火腿操作员来说,5KW发射机也是非法的-en.wikipedia.org/wiki/Amateur_radio#Privileges
InterLinked

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在今天,是的。那时真的没有任何规则。
pjc50

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@InterLinked-5KW是电动发电机的输入功率,传送到天线的功率会少很多。例如,这款1500W的Ham放大器在240VAC时的额定功率为15A,在全输出功率时约为3000W。我不知道火花隙变送器的效率如何,但是我假设它不是很有效。一些国家/地区具有更高的功率限制-加拿大允许的最大功率为2.25KW。
约翰尼

为了进行比较,TPz 1A1A5“ Hummel” (图片)是一种军用级HF 干扰器,可在15kW发电机上运行...
DevSolar

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甚至早在1900年代初,无线传输的电报就可以达到数百英里。例如,泰坦尼克号用相对低功率的设备与400英里外的加拿大进行了通信。鉴于电报非常简单,这些脉冲如何传播那么远?

正如其他人指出的那样,除了功率确实不是很低之外,莫尔斯电信号只是一个非常低带宽的信号。只要您不想在给定的时间内发送太多信息,就可以使用很小的接收功率获得一条消息。WiFi从一间房间每秒传输十亿比特。电视频道每秒可能在一百英里的半径内发送数千万比特。用手键入的摩尔斯电码大约等于每秒十个比特,给定或取二的因数,在恶劣条件下,它可能会更少。

如今,使用相同的设备,这些脉冲还会传播那么远吗?

当然。如果您假设使用相同的发射器但使用的是现代接收器,则可能会在更长的距离上接收信号,因为好的现代接收器具有更高的灵敏度,更清晰的放大率以及计算机算法的帮助。

难道这并不意味着不会有太多的人使用该系统,因为数百英里内的操作员都会干扰电波吗?看来这会产生很多串扰。还是有多个频率可用于无线电报?

两者都有。即使在1910年代,也有足够的频率可用于多个电台,如果您看一下现代用法,您会发现摩尔斯电码允许非常狭窄的频道间隔,并且可能有数百个对话在一个空间中并行进行几兆赫。但是当时使用的设备的频率稳定性很差,宽带噪声也很差,不能一change而就就改变频道,所以实际上使用的频道很少,而且存在干扰问题。尽管如此,早在1910年,仍有相当多的船舶和岸站进行定期联系


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有了现代化的系统,您可能可以将信号从月球反弹并仍然接收到。
标记

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@Mark电离层更近了,您需要相对较少的功率来获得适当的带宽。为了甚至检测到月球反射的存在,都需要非常高的ERP,这意味着要么具有极高的发射功率水平,要么需要大型定向天线阵列。可以由具有大后院的业余无线电爱好者完成,但只能在非常低的带宽下进行。
克里斯·斯特拉顿

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鉴于电报非常简单,这些脉冲如何传播那么远?

通过使用足够的功率并包含支持传播的频率,该传播可能围绕地球的曲率移动一定距离。

如今,使用相同的设备,这些脉冲还会传播那么远吗?

是。它被称为HF(高频)无线电。对于海上飞行,商用飞机需要某种形式的报告。如果他们没有卫星通信,则需要与HF无线电(也扩展到MF波段)进行通信。HF无线电通信公司需要尝试使用频率列表(基于距离,一天中的时间和传播报告)。

无线电波通过视线,地波和天波传播。纽芬兰几乎不在视线范围内。地波可以绕地球曲率传播。400英里的距离将需要非常低的频率(和较低的数据速率)。天波可以从电离层折射出来,并在弯道附近回到地球。有时会反射离开地球,返回电离层并再次折射(称为“跳过”)。

传统上,远洋飞行在超出视线范围时会使用天波折射。它并不完全可靠,有时会延迟报告位置,以等待距离改变。


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终于有人真正了解了这个问题!EESE的不幸问题之一是,我们经常会遇到很多没有特定主题或应用程序实际经验的工程师,他们会从错误和无关紧要的第一原理中做出疯狂的猜测。
克里斯·斯特拉顿

我还想补充一点,当时HF相对较新,并且很多通信都在中低波上进行。600 m(500 kHz)是一个世纪的大部分时间(也是泰坦尼克时代的时间),“遇险波”和125 kHz至150 kHz也是海上移动频段,其中143 kHz是“长波”的呼叫频率至少在1930年代“连续波”。早在泰坦尼克号时代,船只就必须拥有600 m和300 m的无线电,但是1912年的《无线电规则》并未像新频率那样详细地使用频率。
AndrejaKo

一点琐事:第一次使用SOS求救信号。在此之前是CQD(一般呼叫遇险)。SOS并不代表任何东西,但是它在摩尔斯音乐中的独特音色使其易于复制。
Old_Fossil '18

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请考虑以下事实:

  1. 信号检测概率是接收到的信噪比(SNR)的函数
  2. SNR可以通过以下方法改进:
    • 增加信号功率
    • 降低噪音功率

降低噪声功率的一种方法是在较长的时间段内收集信号,并使用滤波器或信号冗余(例如数字信号中的奇偶校验位)将噪声平均化。因此,必须在数据速率和SNR之间进行权衡—您可以降低数据速率以提高SNR。

尽管电报信号的检测器(听众的耳朵)是一个模拟系统,但听众的耳朵/大脑在音频持续时间内有效地“平均”了每个破折号和点,从而导致SNR的提高。假设电报操作员可能非常擅长识别噪声信号,那么他们的检测能力将非常出色。

同样,人类语言的冗余提供了另一种纠错机制。考虑一下您如何轻松地自动纠正大脑中的错别字而不需要消息发送者的确认。(示例:“此语句可能会导致一些错误。”)

鉴于5 kW是移动发射机的相对较高的发射功率(您的手机约为1 W),并且鉴于信号本身存在冗余,因此在这些范围内进行通信无疑是合理的。


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就像在这里发表文章的许多其他人一样,您错过了基本要点-地面无线电通信的挑战不是功率水平,而是视线。电离层或其他高于地面的物体的带电层将信号反射到地平线以外时,可能会产生远距离信号。
克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton这些不是相互排斥的点。电磁辐射的所有传播受到1 / R ^ 2的路径损耗,而不管路径的花费(视线或电离层弹跳线。)
罗伯特L.

这些损失与损失无关,认为是对问题的根本误解。
克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton除非您可以使用任何功率水平的发射器在该距离内发射,否则损耗始终很重要。让我知道,当您确定如何使用1毫瓦发射器进行数百英里的发射时。
罗伯特L.17年

正是这一点-所涉及的功率水平比基于距离的损耗所需的功率高几个数量级。在实际的挑战是,我们生活在一个地球弯曲。
克里斯·斯特拉顿
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