Wie weit ist die drahtlose Telegraphie gekommen?

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Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts konnten drahtlos übertragene Telegramme Hunderte von Kilometern erreichen. Zum Beispiel kommunizierte die Titanic mit Kanada, 400 Meilen entfernt, mit relativ leistungsarmen Geräten. Wie hätten sich diese Impulse angesichts der Einfachheit der Telegraphen so weit fortbewegen können?

Und würden diese Impulse heute noch mit der gleichen Ausrüstung so weit wandern?

Und bedeutet dies nicht, dass nicht sehr viele Menschen die Systeme nutzen konnten, da Betreiber im Umkreis von Hunderten von Kilometern die Luftwellen stören würden? Es scheint, dass dies viel Übersprechen erzeugen würde. Oder standen mehrere Frequenzen für die drahtlose Telegraphie zur Verfügung?

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Antworten:

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Die Titanic kommunizierte mit Kanada, 400 Meilen entfernt, mit relativ stromsparender Ausrüstung

Zitat von dieser Website: -

Die "drahtlose" Ausrüstung der Titanic war zu dieser Zeit die leistungsstärkste. Der Hauptsender war eine Funkenrotationskonstruktion, die von einem 5-kW-Motorgenerator angetrieben wurde, der vom Schiffsbeleuchtungskreis gespeist wurde.

Die Ausrüstung wurde mit einer 4-Draht-Antenne betrieben, die zwischen den 2 Masten des Schiffes, etwa 250 Fuß über dem Meeresspiegel, aufgehängt war. Es gab auch einen batteriebetriebenen Notrufsender.

Der Hauptsender war in einem speziellen Raum untergebracht, der als "Silent Room" bekannt ist. Dieser Raum befand sich neben dem Operationssaal und war speziell isoliert, um Interferenzen mit dem Hauptempfänger zu vermeiden.

Die garantierte Reichweite des Geräts betrug 250 Meilen, aber die Kommunikation konnte bei Tageslicht bis zu 400 Meilen und bei Nacht bis zu 2000 Meilen aufrechterhalten werden.

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Wenn Sie also 5 kW als niedrige Leistung klassifizieren, ist das in Ordnung, aber die Dinge sind seitdem weitergegangen. Beispielsweise wurden Funkempfänger mit der Entwicklung von Röhren / Ventilen empfindlicher, was zu einer erheblichen Reduzierung der Sendeleistungen führen kann.

Man muss sich darüber im Klaren sein, dass es sich bei diesen Übertragungen um tatsächliche elektromagnetische Wellen handelt, die sich mit der Entfernung nur sehr allmählich abschwächen. Im Vergleich zu einem kontaktlosen Batterieladegerät verringert sich beispielsweise sein Magnetfeld mit einem Abstand, der über den Durchmesser der Spulen hinaus gewürfelt wird, wohingegen sich das H-Feld bei einer ordnungsgemäßen EM-Übertragung linear mit dem Abstand verringert.

Betrachten Sie nur die Voyager 1-Sonde und ihre Übertragungen von außerhalb von Pluto. Die Sendeleistung beträgt nur 20 Watt, aber das größte Problem war die Parabolantenne:

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Und bedeutet dies nicht, dass nicht sehr viele Menschen die Systeme nutzen konnten, da Betreiber im Umkreis von Hunderten von Kilometern die Luftwellen stören würden? Es scheint, dass dies viel Übersprechen erzeugen würde.

Dies war in der Tat ein großes Problem, und es gab eine berühmte Sendung von RMS Titanic, die vorschlug, dass SS Californian "den Mund halten" sollte, weil sie eine Sendung von Cape Race an der kanadischen Küste blockierte:

Der diensthabende Mobilfunkbetreiber von Titanic, Jack Phillips, war zu dieser Zeit damit beschäftigt, einen Rückstand bei den Nachrichten der Passagiere mit der Funkstation in Cape Race, Neufundland, zu beseitigen. Evans 'Nachricht, dass SS Californian wegen der relativen Nähe der beiden Schiffe angehalten und von Eis umgeben war, übertönte eine separate Nachricht, die Phillips gerade von Cape Race erhalten hatte, und er tadelte Evans: "Halt die Klappe, halt die Klappe Ich bin beschäftigt, ich arbeite an Cape Race! " Evans hörte etwas länger zu, und um 23:35 Uhr schaltete er das Funkgerät aus und ging ins Bett. Fünf Minuten später traf die Titanic einen Eisberg. 25 Minuten später übermittelte sie ihren ersten Notruf.

Zitat aus genommen hier , der Wiki - Seite für das Dampfer Californian.

Andy aka
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@InterLinked Titanic wird im 1-MHz-Bereich betrieben, und der ionosphärische Sprung ermöglicht den Funkempfang in einer viel größeren Entfernung, als es die Sichtlinie implizieren würde. Bei einer Höhe von 250 Fuß beträgt die Sichtlinie nur etwa 32 km, und die Titanic konnte tagsüber bei einer Entfernung von ca. 600 km senden und erfolgreich empfangen. Im Gegensatz zur Ionosphäre senden niedrigere Frequenzen nicht weiter als höhere Frequenzen.
Andy aka
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Moderne Amateurfunker kommunizieren weltweit mit 5 mW (Ja, MilliWatt) Sendeleistung.
Jon Custer
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@MatthewWhited DU musst deine Frage mit dem "@" und dem Namen beantworten, sonst erhält er möglicherweise keine Benachrichtigung, um diese Kommentare anzusehen. Als Autor der Antwort bekomme ich Benachrichtigungen und ich bin auch an seiner Antwort interessiert.
Andy aka
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@Matthew Whited Ja, bitte recherchieren Sie ein wenig über die HF-Ausbreitung. Leistungspegel von 5 mW werden tatsächlich für interkontinentale Kontakte verwendet. Normalerweise werden solche niedrigen Pegel nicht für die Telegraphie verwendet. Stattdessen werden digitale Modi mit einem sehr hohen Grad an Fehlerkorrekturcodierung verwendet. Wenn Sie darüber hinaus nachsehen, wie digitale Modulationen funktionieren, werden Sie feststellen, dass viele Empfänger die Technik "Integrieren und Speichern" verwenden. Die dort empfangene Signalstärke ist abhängig von der Bandbreite und dem Symbolintervall. Wenn Sie extrem niedrige Bandbreiten und sehr lange Symbolintervalle verwenden, können Sie dies wieder wettmachen.
AndrejaKo
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Theoretisch kann ein Empfänger bei Raumtemperatur Daten mit 1 kBaud (bei richtiger Auslegung) und einem Eingangsleistungspegel von -124 dBm empfangen. Bei 1 MHz beträgt der Verbindungsverlust 32,5 dB + 20 log (km). Nehmen wir an, 10.000 km und damit 112,5 dB Verbindungsverlust. Mit 0 dBm (1 mW) ist die Empfangsleistung -112,5 dBm und deutlich höher als die vom Empfänger benötigte Leistung (an einem guten Tag). Wirf etwas Antennengewinn ein und fast jeder Tag ist ein guter Tag: electronics.stackexchange.com/questions/83512/…
Andy aka
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Von http://hf.ro/ :

Die "drahtlose" Ausrüstung der Titanic war zu dieser Zeit die leistungsstärkste. Der Hauptsender war eine Funkenrotationskonstruktion, die von einem 5-kW-Motorgenerator angetrieben wurde, der vom Schiffsbeleuchtungskreis gespeist wurde

Ein Funkenstrecken-Sender ist die einfachste Form eines Funksenders, der mit einer Ein-Aus-Tastung (Morsecode) moduliert ist. Selbst wenn man die Ineffizienz der Funkenstreckenübertragung berücksichtigt - sie sprüht HF über ein sehr breites Band -, ist ein 5-kW-Sender riesig .

pjc50
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Die Funkenstrecke selbst erzeugt eine sehr große Bandbreite, die Antenne wirkt jedoch als Resonanzfilter.
WhatRoughBeast
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Laut Wikipedia ist ein 5 kW - Sender ist illegal in den Vereinigten Staaten - auch für Schinken - Betreiber ... - en.wikipedia.org/wiki/Amateur_radio#Privileges
verkettete
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Gegenwärtig ja. Damals gab es eigentlich keine Regeln.
pjc50
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@InterLinked - 5 kW war die Eingangsleistung für den Motorgenerator, die an die Antenne gelieferte Leistung wäre (viel?) Geringer. Zum Beispiel ist dieser 1500-W-Ham-Verstärker für eine Stromaufnahme von 15 A bei 240 VAC oder etwa 3000 W bei voller Ausgangsleistung ausgelegt. Ich weiß nicht, wie effizient ein Funkenstrecken-Sender ist, aber ich gehe davon aus, dass er nicht sehr effizient ist. Einige Länder haben höhere Leistungsgrenzen - Kanada erlaubt bis zu 2,25 kW.
Johnny
Zum Vergleich: Der TPz 1A1A5 „Hummel“ (Bild) ist ein militärischer HF- Störsender , der mit einem 15-kW-Generator arbeitet ...
DevSolar
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Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts konnten drahtlos übertragene Telegramme Hunderte von Kilometern erreichen. Zum Beispiel kommunizierte die Titanic mit Kanada, 400 Meilen entfernt, mit relativ leistungsarmen Geräten. Wie können sich diese Impulse angesichts der Einfachheit der Telegraphen so weit ausbreiten?

Abgesehen von der Tatsache, dass die Leistung nicht sehr niedrig war, ist Morse einfach ein Signal mit sehr geringer Bandbreite. Sie können eine Nachricht mit sehr wenig Empfangsleistung übermitteln, solange Sie in einem bestimmten Zeitraum nicht sehr viele Informationen senden möchten . WiFi überträgt eine Milliarde Bits pro Sekunde von einem Raum zum anderen. Ein Fernsehsender sendet Dutzende Millionen Bits pro Sekunde über einen Radius von vielleicht hundert Meilen. Von Hand eingegebener Morsecode entspricht ungefähr zehn Bits pro Sekunde, gibt oder nimmt einen Faktor von zwei und kann unter schlechten Bedingungen geringer sein.

Und würden diese Impulse heute noch mit der gleichen Ausrüstung so weit wandern?

Sicher. Und wenn Sie denselben Sender aber einen modernen Empfänger annehmen, könnten Sie das Signal wahrscheinlich über eine beträchtlich größere Entfernung empfangen, da ein guter moderner Empfänger eine höhere Empfindlichkeit, eine sauberere Verstärkung und die Hilfe von Computeralgorithmen aufweist.

Und bedeutet dies nicht, dass nicht sehr viele Menschen die Systeme nutzen konnten, da Betreiber im Umkreis von Hunderten von Kilometern die Luftwellen stören würden? Es scheint, dass dies viel Übersprechen erzeugen würde. Oder standen mehrere Frequenzen für die drahtlose Telegraphie zur Verfügung?

Einige von beidem. Bereits in den 1910er Jahren standen für mehrere Sender zahlreiche Frequenzen zur Verfügung, und wenn Sie sich die moderne Nutzung ansehen, werden Sie feststellen, dass der Morse-Code sehr enge Kanalabstände zulässt und möglicherweise Hunderte von Gesprächen parallel im Raum von a stattfinden wenige Megahertz. Die Geräte, die zu dieser Zeit verwendet wurden, wiesen jedoch eine schlechte Frequenzstabilität und ein sehr schlechtes Breitbandrauschen auf und konnten nicht einfach im Handumdrehen die Kanäle wechseln, sodass in Wirklichkeit nur wenige Kanäle verwendet wurden und es Probleme mit Interferenzen gab. Trotzdem gab es schon 1910 eine ganze Reihe von Schiffen und Küstenstationen, die regelmäßig Kontakt aufnahmen.

hobbs
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Mit einem modernen System könnten Sie wahrscheinlich das Signal vom Mond abprallen lassen und es trotzdem empfangen.
Mark
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@Mark die Ionosphäre ist viel näher, und Sie benötigen relativ wenig Energie, um eine anständige Bandbreite zu erreichen. Um das Vorhandensein einer Mondreflexion überhaupt zu erkennen , ist ein sehr hohes ERP erforderlich, was entweder extreme Sendeleistungen oder große Gruppen von Richtantennen bedeutet. Dies kann von einem Funkamateur mit einem großen Hinterhof durchgeführt werden, jedoch nur mit sehr geringer Bandbreite.
Chris Stratton
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Wie können sich diese Impulse angesichts der Einfachheit der Telegraphen so weit ausbreiten?

Durch die Verwendung ausreichender Leistung und von Frequenzen, die eine Ausbreitung unterstützen, die die Erdkrümmung in dieser Entfernung umgehen könnte.

Und würden diese Impulse heute noch mit der gleichen Ausrüstung so weit wandern?

Ja. Es ist bekannt als HF (Hochfrequenz) -Radio. Für Flüge über den Ozean benötigen Verkehrsflugzeuge eine Art Berichterstattung. Wenn sie nicht über Satellitenkommunikation verfügen, müssen sie mit HF-Radio kommunizieren (das sich auch auf die MF-Bänder erstreckt). HF-Funkkommunikationen müssen mit einer Liste von Frequenzen (basierend auf Entfernung, Uhrzeit und Ausbreitungsberichten) versucht werden.

Funkwellen breiten sich über Sichtlinie, Bodenwelle und Himmelwelle aus. Neufundland war nicht weit entfernt von der Sichtlinie. Grundwellen können sich um die Erdkrümmung ausbreiten. Eine Entfernung von 400 Meilen würde eine sehr niedrige Frequenz (und niedrige Datenrate) erfordern. Himmelwellen können sich von der Ionosphäre brechen und um die Kurve zur Erde zurückkehren. Manchmal wird von der Erde reflektiert, die Ionosphäre gesichert und erneut gebrochen ("Überspringen" genannt).

Bei Flügen über dem Meer wurde traditionell die Brechung der Himmelwelle verwendet, wenn sie außerhalb der Sichtlinie lag. Es ist nicht ganz zuverlässig und Positionsmeldungen werden manchmal verzögert, um auf die Änderung der Entfernung zu warten.

B. Jung
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Endlich jemand, der das Problem wirklich versteht! Eines der unglücklichen Probleme mit EESE ist, dass wir oft viele Ingenieure haben, die keine wirkliche Erfahrung mit einem bestimmten Thema oder einer bestimmten Anwendung haben, und dass wir uns auf erste Prinzipien stützen, die irgendwo zwischen falsch und irrelevant liegen.
Chris Stratton
Ich möchte auch nur hinzufügen, dass HF damals relativ neu war und viel Kommunikation auf niedrigen und mittleren Wellen stattfand. Die 600 m (500 kHz) waren für einen Großteil des Jahrhunderts (und auch für die Zeit der Titanic) die "Notwelle", und 125 kHz bis 150 kHz waren ebenfalls maritim mobiles Band, wobei 143 kHz die Ruffrequenz für die "lange" war kontinuierliche Welle "in den 1930er Jahren zumindest. Zu Zeiten der Titanic mussten Schiffe Funkgeräte für 600 m und 300 m haben, aber die Funkvorschriften von 1912 gehen nicht so sehr auf die verwendeten Frequenzen ein wie die neueren.
AndrejaKo
Eine kleine Kleinigkeit: Zum ersten Mal wurde SOS als Notsignal verwendet. Davor war es CQD (General Call Distress). SOS steht nicht für irgendetwas, aber es macht das Kopieren einfach.
Old_Fossil
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Berücksichtigen Sie die folgenden Fakten:

  1. Die Signalerkennungswahrscheinlichkeit ist eine Funktion des empfangenen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR).
  2. SNR kann verbessert werden durch:
    • Signalleistung erhöhen
    • Abnehmende Rauschleistung

Eine Möglichkeit, die Rauschleistung zu verringern, besteht darin, das Signal über einen längeren Zeitraum zu erfassen und das Rauschen mithilfe von Filtern oder Signalredundanzen wie Paritätsbits in digitalen Signalen zu mitteln. Es gibt also einen Kompromiss zwischen Datenrate und SNR. Sie können die Datenrate reduzieren, um das SNR zu erhöhen.

Obwohl der Detektor des Telegraphensignals (das Ohr des Hörers) ein analoges System ist, "mittelt" das Ohr / Gehirn des Hörers effektiv jeden Strich und jeden Punkt über die Dauer des Tons, was zu einer Erhöhung des SNR führt. Angesichts der Tatsache, dass ein Telegraphenbetreiber wahrscheinlich sehr gut darin ist, verrauschte Signale zu identifizieren, ist seine Erkennungsfähigkeit recht gut.

Auch die Redundanz der menschlichen Sprachen bietet einen weiteren Fehlerkorrekturmechanismus. Überlegen Sie, wie mühelos Sie Tippfehler in Ihrem Gehirn automatisch korrigieren, ohne eine Bestätigung durch den Absender der Nachricht zu benötigen. (Beispiel: "Diese Szene enthält eine Menge Fehler.")

Angesichts der Tatsache, dass 5 kW eine relativ hohe Sendeleistung für einen Mobilfunksender darstellen (Ihr Mobiltelefon hat ungefähr 1 W) und angesichts der im Signal selbst vorhandenen Redundanzen ist es sicher plausibel, dass die Kommunikation in diesen Bereichen stattgefunden hat.

Robert L.
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Wie so viele andere, die hier gepostet haben, verpassen Sie den grundlegenden Punkt - die Herausforderung für die terrestrische Funkkommunikation ist nicht die Leistungsstufe, sondern die Sichtlinie. Eine große Reichweite ist möglich, wenn geladene Schichten der Ionosphäre oder andere oberirdische Objekte das Signal hinter dem Horizont reflektieren.
Chris Stratton
@ChrisStratton Dies sind keine Punkte, die sich gegenseitig ausschließen. Die gesamte Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung unterliegt einem 1 / R ^ 2-Pfadverlust, unabhängig vom Pfad (Sichtlinie oder ionosphärischer Sprung).
Robert L.,
Bei diesen Verlusten handelt es sich nicht um relevante Verluste. Sie lassen ein grundlegendes Missverständnis des Themas erkennen.
Chris Stratton
@ChrisStratton Wenn Sie nicht mit einem Sender beliebiger Stärke über diese Distanz senden können, sind Verluste immer von Bedeutung. Lassen Sie mich wissen, wenn Sie herausgefunden haben, wie Sie Hunderte von Kilometern mit einem 1-Femtowatt-Sender übertragen können.
Robert L.
Genau das ist der Punkt - die beteiligten Leistungsstufen sind um Größenordnungen höher als für den entfernungsabhängigen Verlust erforderlich. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, dass wir auf einem gekrümmten Planeten leben.
Chris Stratton