Come riprodurre un telegrafo senza fili
Dall’introduzione pratica della telegrafia senza fili nel 1896, in pochi anni sono stati compiuti enormi progressi, non solo nel percorrere grandi distanze, ma nel sintonizzare un certo ricevitore per rispondere a un determinato trasmettitore. Per capire le caratteristiche e le complessità della telegrafia senza fili non può esserci un metodo migliore che costruire un apparato. Telegrafare per circa un chilometro senza fili mediante quello che è noto come il sistema delle onde hertziane non è difficile: è infatti il lato pratico – e non quello teorico della telegrafia senza fili – che dobbiamo e vogliamo affrontare qui.
Le radio AM e FM di oggi sono spesso date per scontate: ti sintonizzi sulla stazione desiderata e ricevi la trasmissione, forte e chiara. Ma dietro la ricezione radio vi sono i principi e le sfide che hanno appassionato gli inventori e i pionieri tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo. In effetti, la ricezione radio moderna è del tutto diversa da quella dei primi giorni dell’era senza fili. Alla fine del 1800 la trasmissione standard era la “telegrafia senza fili wireless”, ed era impossibile di inviare la voce umana attraverso l’aria.
La telegrafia senza fili trasmetteva i punti e i trattini del codice Morse attraverso l’aria in maniera “wireless”. Furono questi esperimenti di telegrafia senza fili a rendere possibile la tecnologia wireless utilizzata oggi. Senza quella tecnologia, non ci sarebbero le radio AM o FM, nessuna comunicazione satellitare e telefoni cellulari senza fili. Ed i primi esperimenti di telegrafia senza fili hanno usato, quasi senza eccezione, delle bobine a induzione con scintilla come trasmettitore.
Invio di un segnale con un telegrafo senza fili negli anni Cinquanta.
Una bobina a induzione con scintilla è un grande trasformatore con un oscillatore meccanico collegato che crea enormi tensioni: decine di migliaia di volt. Attaccato a questa bobina è presente uno spinterometro, che crea fulmini in miniatura e invia il rumore risultante a un’antenna e alla terra. Indubbiamente, hai già sentito l’interferenza da un fulmine e la bobina a scintilla crea identici fulmini, solo su una scala più piccola e più controllata. Questi creano enormi campi elettromagnetici, che vengono quindi trasmessi.
La nascita della telegrafia senza fili
La trasmissione radio con un tale dispositivo fu inizialmente impiegata da Heinrich Rudolf Hertz, che la usò per dimostrare le insolite proprietà dei campi elettromagnetici. Lo abbiamo illustrato nell’articolo Come ripetere gli esperimenti di Hertz, che abbiamo illustrato qui. Con un ricevitore, egli ha mostrato come un segnale potrebbe essere trasmesso attraverso l’aria. Tuttavia, egli aveva dichiarato che non vi era alcun uso pratico di questo principio, oltre a mostrare come funzionano i campi elettromagnetici.
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Poco dopo gli esperimenti di Hertz, Edouard Branly progettò il coherer, un rivelatore sensibile, che fungeva da interruttore quando esposto a un segnale trasmesso. Un coherer è costituito da un piccolo tubo di vetro riempito con varie particelle metalliche che hanno la proprietà insolita di condurre improvvisamente quando esposto a una corrente alternata, ma non se esposto alla corrente continua. Pertanto, i campi elettromagnetici alternati inviati da un trasmettitore a scintilla attivano il dispositivo.
Con un coherer e un trasmettitore a bobina a scintilla per attivarlo, Branly ha creato un ricevitore radio. Questo ricevitore funzionava usando il coherer, una batteria, una stampante Morse e un “tapper” per “resettare” il coherer. Infatti, le particelle del coherer si aggregano quando vengono esposte a un segnale dal trasmettitore. Ciò completò il circuito e consentì alla corrente di fluire verso la stampante Morse, che interpretava ogni punto e trattino ricevuto dall’apparato ricevitore.
Pertanto, la telegrafia senza fili ebbe i suoi inizi. Guglielmo Marconi era stato interessato a dispositivi wireless così affascinanti e aveva installato un piccolo trasmettitore nella sua soffitta. Con l’aiuto di un coherer, poteva far suonare un campanello a pochi metri di distanza. Più tardi, collegò il ricevitore a una stampante Morse e con il suo trasmettitore trasmise messaggi a oltre un chilometro di distanza. Fu quindi introdotta la telegrafia senza fili, che fu brevettata da Marconi negli Stati Uniti il 13 luglio 1897.
L’apparato trasmittente e ricevente utilizzato da Marconi.
Prima di questo brevetto, l’apparecchiatura radio era limitata dalla mancanza di sintonizzazione, il che limitava notevolmente il numero di trasmettitori radio a scintilla che potevano operare in modo simultaneo in un’area geografica senza causare interferenze reciprocamente distruttive (come il trasmettitore di Hertz che abbiamo illustrato qui). Marconi ha affrontato questo difetto con un design più sofisticato, che aveva un circuito sintonizzato sulle antenne sia di trasmissione che di ricezione.
L’esperimento di realizzare un telegrafo senza fili non sintonizzato è relativamente semplice, non al di là delle capacità degli studenti delle scuole superiori. Gli esperimenti con l’elettricità devono essere eseguiti sotto la supervisione di insegnanti o adulti che hanno familiarità con le procedure di sicurezza dell’elettricità. In particolare, tenete presente che gli esperimenti con bobine e condensatori a induzione possono produrre shock ad alta tensione. Ma ecco come realizzare un telegrafo senza fili.
Realizzazione del trasmettitore telegrafico
Lo strumento che invia le onde attraverso lo spazio è definito “trasmettitore”, e questo lo descriverò per primo. Consiste in una normale bobina a induzione o di Ruhmkorff, che fornisce una scintilla di circa 1,2 cm tra i terminali secondari o le sfere di ottone. Tale bobina può essere acquistata dai rivenditori di forniture didattiche per poche decine di euro. Una bobina di dimensioni maggiori può, ovviamente, essere utilizzata con vantaggio, ma il costo aumenta molto rapidamente all’aumentare della dimensione della scintilla.
In primo piano un rocchetto di Ruhmkorff economico, che fornisce una scintilla di 1,2 cm, e sullo sfondo le pile che lo alimentano.
Una bobina con scintilla da 1,2 cm produrrà ottimi risultati per 200-400 metri sull’acqua, e alcuni hanno trasmesso con essa messaggi a distanze di 800 m. Una volta acquistata o autocostruita la bobina, sarà necessario procurarsi gli “oscillatori”, come vengono definite le sfere di ottone, poiché le bobine di dimensioni più piccole non le includono. Le sfere di ottone dovrebbero essere di circa 1,2 cm di diametro e solide; possono essere adattate ai morsetti dei terminali secondari mediante fili di ottone.
Per far funzionare la bobina saranno necessarie due pile o una batteria. Un normale tasto telegrafico Morse è collegato in serie con la batteria e con la bobina di induzione, come mostrato nel diagramma. Ora, quando il tasto 4 viene premuto, il circuito verrà aperto e chiuso alternativamente – come una campanella elettrica – dall’interruttore 2, e un lampo in miniatura attraversa il traferro isolante tra le sfere o oscillatori, 5, e questa scarica dirompente invia le onde elettromagnetiche nello spazio in ogni direzione.
Schema del trasmettitore di un telegrafo senza fili.
La bobina e il tasto telegrafico possono essere montati su una base di legno larga 25 cm, lunga 40 cm e spessa1,5 cm. Questo, con la batteria, costituisce il trasmettitore wireless completo, ad eccezione di un filo aereo che porta verso l’alto ad un albero alto 9 o 12 metri, oppure il filo può essere sospeso all’esterno di un edificio. All’estremità superiore del filo dovrebbe essere saldata una piastra di rame da 30 cm quadrati: questo è il radiatore e invia le onde nello spazio. Un altro filo, 8, che parte dallo strumento è collegato con una seconda piastra di rame, 9, sepolta nella terra.
Dopodiché, i fili vengono collegati agli oscillatori – uno su entrambi i lati, come mostrato nella figura. I fili dell’antenna e della terra possono essere realizzati un po’ sotto forma di molla a spirale, poiché ciò costituisce una buona connessione e possono essere prontamente rimossi se necessario. Il trasmettitore può essere posizionato su un tavolo o in un altro posto fisso, ma per comodità è bene avere la bobina e il tasto telegrafico montati su una base separata.
Realizzazione del ricevitore telegrafico
Nel dispositivo ricevente ci sono più parti che nel trasmettitore. Per i non addetti ai lavori la parte più misteriosa dell’intero sistema di telegrafia senza fili è la più semplice e la più facile da capire. Mi riferisco al coherer, di cui abbiamo illustrato costruzione e funzionamento in un nostro articolo che trovate qui. La figura qui sotto è una vista schematica di un sistema di ricerca sperimentale economico, facile da regolare e abbastanza sensibile. Un coherer, ridotto alle sue parti più semplici, è costituito da due bulloni di filo forzati in un pezzo di tubo di gomma trasparente, con in mezzo della limatura di ferro.
Esempio di apparato ricevente di un telegrafo senza fili di inizio secolo scorso.
Un coherer dell’epoca in ottone è mostrato in figura, insieme alle viti e alle molle di fermo, e servono per ottenere la regolazione corretta e quindi mantenere le viti in posizione. La limatura può essere ricavata limando un po’ di bullone di ferro acquistato da un ferramenta. La quantità di limatura da utilizzare nel coherer può essere approssimativamente stimata in base al diametro del tubo di gomma che la conterrà. Dopo aver inserito un bullone nel tubo, versate una quantità sufficiente di limatura. Dopodiché, chiudete il tubo di gomma alla sua altra estremità con l’altro bullone.
Il coherer in una figura dell’epoca e in una realizzazione fai-da-te moderna.
L’apparato ricevente comprende anche un relè, un tapper, un generatore di suono e alcune pile o batterie. Come mostrato in figura, il tapper – lo strumento centrale sul retro del coherer – viene ricavato da una vecchia campana elettrica in cui il gong è stato scartato, e serve a scuotere il coherer dopo che è stato attivato dalle onde hertziane ricevute dal trasmettitore. Il relè, a destra, dovrebbe essere avvolto ad alta resistenza, circa 100 ohm. È, come tutte le altre parti dell’apparato tranne il coherer, può essere acquistato da qualsiasi rivenditore di forniture elettriche, quindi non costituisce un problema.
Il buzzer, a sinistra, è un normale buzzer Morse con resistenza di 4 ohm. I magneti del tapper devono essere avvolti a 4 ohm. Ora tutti i componenti dovrebbero essere montati su una base di 20 per 30 cm e collegati come mostra il diagramma: cioè, i terminali del coherer sono collegati in serie con due pile a secco, 2 e il relè, 3. Dal relè un secondo circuito, anch’esso in serie, porta al tapper, 6, quindi a una batteria di tre pile a secco, 5, e poi sul buzzer, 4, e infine di nuovo sul relè, 3. Questo per i due circuiti elettrici.
Schema del ricevitore del telegrafo senza fili.
I fili 7 e 8, che si ramificano dal coherer, non hanno nulla a che fare con i circuiti della batteria locale, ma portano rispettivamente su un albero uguale in altezza a quello all’estremità di trasmissione e giù nel terreno (o alla terra), come precedentemente descritto. Anche questi sono dotati di piastre di rame. Come mostrato in figura, i collegamenti sono tutti realizzati direttamente tra relè, coherer, tapper e batterie per la ragione molto evidente che sono funzionalmente collegati insieme.
Funzioni e regolazione dei componenti
Vediamo ora quali sono le funzioni di ciascuno degli apparecchi che costituiscono il ricevitore, la loro relazione reciproca e infine, nel suo insieme, con il trasmettitore a un chilometro di distanza. Per adattare correttamente il ricevitore al trasmettitore è bene avere entrambi nella stessa stanza – anche se non collegati – e quindi provarli. La relazione del coherer con il circuito relè e la batteria può essere paragonata a quella di un pulsante, il campanello e la sua batteria.
Coherer e pulsante rappresentano normalmente il circuito aperto. Quando si preme il pulsante (cioè il coherer si attiva), il circuito si chiude e la campana suona; quando le onde hertziane emesse dalla lontana bobina trasmittente raggiungono il coherer, infatti, le particelle di limatura metallica si avvicinano – o meglio si avvicinano di più – chiudendo così il circuito e il relè attira la sua armatura ai suoi magneti, che chiudono il secondo circuito, e quindi il tapper e il buzzer diventano operativi.
Una versione un po’ più recente del telegrafo senza fili classico.
Lo scopo del tapper è di disattivare le microsaldature nella limatura dopo che sono state create dalle onde hertziane, altrimenti nessuna nuova onda potrebbe essere rivelata. Il relè è necessario, poiché è necessario un apparecchio molto più sensibile di un normale buzzer telegrafico; questo è fornito da un relè che, oltre ad essere molto più sensibile, ha l’ulteriore vantaggio di azionare una leva o un’armatura delicatamente in bilico, invece di quella pesante usata sul buzzer. I segnali possono essere letti dal solo tapper, ma per produrre punti e trattini – il normale codice Morse – un buzzer è essenziale.
La regolazione del coherer e la sua relazione con il relè non è così difficile come la regolazione finale del buzzer e del tapper, ma se le seguenti regole vengono rispettate attentamente, il risultato sarà un ricevitore di successo. Disporre innanzitutto le viti di regolazione dell’armatura del relè in modo che abbia un gioco libero limitato, quando l’armatura viene trascinata a contatto con la seconda connessione del circuito: occorre avere la tensione della molla in modo tale che abbia “tiro” sufficiente a ritrarre l’armatura quando non c’è corrente che fluisce attraverso le bobine del relè.
Ora collegate le due pile a secco in serie con il coherer. Svitate uno dei bulloni del coherer, quindi avvitate la vite interna, 3, fino a quando la corrente inizia a fluire attraverso il circuito e tira l’armatura del relè verso i magneti. Toccate il coherer con una matita mentre si gira il bullone del coherer per prevenire la coesione prematura, che può verificarsi a causa della pressione. Quando il bilanciamento assoluto è assicurato tra il coherer e il relè, collegate la batteria del secondo circuito, che include il tapper e il buzzer.
Il codice o alfabeto Morse utilizzato a livello internazionale.
Quando l’armatura del relè viene portata in contatto, chiudendo il secondo circuito, dovrebbero funzionare sia il tapper che la buzzer, con il primo che batte sul coherer disattivandolo e il secondo che suona. La regolazione del coherer e del buzzer richiede la massima pazienza, poiché solo con i test più delicati si ottiene la distanza corretta fra i bulloni, come illustrato nel nostro articolo sul coherer. Questo viene fatto dalla vite che regola la molla fissata alla leva del buzzer.
Quando tutto è stato organizzato e il circuito locale del trasmettitore è chiuso, la scintilla passa tra gli oscillatori, le onde vengono inviate in modo invisibile attraverso lo spazio dall’antenna e dalle piastre di terra e, irradiandosi in ogni direzione, una parte minore entra in contatto con la piastra aerea del ricevitore e con quella di terra, dove vengono trasportate fino al coherer e, sotto l’azione delle onde, i grani della limatura si allineano, il circuito del relè viene chiuso, trascinando l’armatura in contatto, chiudendo il secondo circuito, attivando così il tapper che disattiva il coherer.
Allo stesso tempo, la leva del buzzer viene abbassata e, per legge dell’inerzia, continuerà a rimanere abbassata, se una serie di onde viene inviata dal trasmettitore, supponendo che il tasto telegrafico venga tenuto premuto producendo un trattino, nonostante il tapper continui a lavorare indifferentemente; ma la leva del buzzer – lenta nella sua azione – una volta abbassata, rimarrà tale fino a quando non viene ricevuta l’ultima onda e il tapper si aziona per l’ultima volta, interrompendo infine il secondo circuito per un periodo di tempo sufficiente a consentire alla leva pesante di riguadagnare la sua posizione normale.
Un esempio di tasto telegrafico e buzzer per esercitarsi nel codice Morse.
Tutte queste varie azioni richiedono un tempo specifico in cui operare, quindi il tasto di trasmissione deve essere azionato molto lentamente, a ciascun punto e trattino deve essere concesso un periodo di tempo sufficiente per il passaggio di una buona scintilla. In pratica, è possibile inviare solo da 12 a 15 parole al minuto. È anche bene ricordare che più alti sono i fili d’antenna, più lontano i messaggi verranno trasportati. La trasmissione wireless via acqua arriva a una distanza circa 10 volte superiore rispetto a quella su terra. Conoscere bene la telegrafia richiede comunque cura, pazienza e pratica.
Telegrafia senza fili
Il wireless , noto anche come wireless e telegrafia, consente di scrivere a distanza utilizzando onde elettromagnetiche ( telegrafo wireless ). Per trasmettere messaggi, la telegrafia senza fili utilizza l' alfabeto Morse , in cui le lettere sono rappresentate da combinazioni di segnali lunghi o trattini e segnali brevi o punti. Questi segnali sono abbinati a emissioni di serie di scintille corte o lunghe utilizzando un manipolatore Morse . La prima conferenza radiotelegrafica internazionale organizzata nel 1903 a Berlino portò alle prime bande marine, poi dal 1912 alle bande TSF con lunghezze d'onda condivise tra i servizi (la lunghezza d'onda è l'unità comunemente utilizzata fino agli anni '60 quando l'uso della frequenza diventa predominante).
Stazione radiotelegrafica di una nave , nel 1919
Storico
Equipaggiamento di una stazione TSF privata per scopi scientifici 1897
Aereo ) Radiotelegrafo della cabina dell'operatore 1920 - 1930. Vicino all'antenna in sospeso il terreno viene riavvolto su una bobina per azionare il piede dell'operatore wireless. ( Dirigibile
(ottobre 2014) . Questa sezione contiene uno o più elenchi . Il testo trarrebbe vantaggio dalla forma di paragrafi riassuntivi
Inizio del XX ° secolo
Le stazioni TSF a sensore magnetico e rilevatore elettrolitico consentono la ricezione di onde radio nelle bande radio , di trasmissione radio , segnali della Torre Eiffel e prime posizioni di trasmissione .
I dati meteorologici e poi le previsioni iniziarono a essere trasmessi tramite telegrafia senza fili alle navi in mare, e i dati da queste ultime furono trasmessi già nel 1905.
In questa data, la conferenza del telegrafo di Berlino è stata organizzata da nove paesi.
La richiesta di una stazione TSF privata è stata presentata al responsabile dell'ufficio postale del dipartimento in cui risiedeva il firmatario.
Tra queste date, normalmente per lo scambio di corrispondenza privata con navi in mare, le navi emettevano sulla lunghezza d' onda di 300 metri ( 1000 kHz ) e ascoltavano sulla lunghezza d'onda di 600 metri (500 kHz ).
Le stazioni costiere trasmettono normalmente sulla lunghezza d'onda di 600 metri ( 500 kHz ) e ascoltano sulla lunghezza d' onda di 300 metri ( 1000 kHz ).
Navi e stazioni costiere erano in grado di trasmettere e ricevere sulla stessa lunghezza d'onda di 600 metri o sulla lunghezza d' onda di 300 metri; per esempio una nave che contatta altre navi e una stazione costiera.
Questa è la conferenza di Berlino.
1907
Il 5 marzo 1907 fu pubblicato il decreto che classifica le stazioni radiotelegrafiche in categorie e che prevede le autorizzazioni concesse dall'amministrazione PTT per l'installazione di stazioni private e l'installazione di stazioni temporanee.
Iniziamo lo scambio di dati meteorologici con Stati Uniti , Russia e Asia orientale , consentendo una migliore analisi dei sistemi a monte.
Nelle stazioni TSF , il rivelatore magnetico e il rivelatore elettrolitico vengono gradualmente sostituiti dal rivelatore galena per la sua semplicità .
I militari effettuano i primi test di collegamento TSF tra terra e dirigibile .
il pilota Joseph Frantz effettuò le prime prove di radio TSF (o telegrafia senza fili) tra il suo aereo e il suolo, al suolo della base aerea 122 Chartres-Champhol .
È l'inizio dell'applicazione della Convenzione di Londra (a seguito dell'affondamento del Titanic nel 1912): dal 1913 , tutte le stazioni costiere e tutte le stazioni delle navi stanno ascoltando il radiotelegrafo sulla lunghezza d'onda 600 metri (500 kHz ) diventata lunghezza d'onda di soccorso e chiamate varie.
Dopo aver chiamato sulla lunghezza d'onda di 600 metri, la stazione chiamante e chiamata ha concordato una lunghezza d'onda standard di lavoro: 775 metri (387 kHz ); 750 metri ( 400kHz ); 725 metri (414 kHz ); 700 metri (428,5 kHz ); 650 metri (461,5 kHz ). Quindi, terminata la comunicazione, le stazioni tornano ad eseguire la guardia radiotelegrafica obbligatoria sulla lunghezza d'onda di 600 metri ( 500 kHz ). Piccole imbarcazioni che non possono operare in radiotelegrafia sulla lunghezza d'onda di 600 metri ( 500 kHz ) lavorano sulla lunghezza d' onda di 300 metri ( 1000 kHz ) ed effettuano un ascolto radiotelegrafico obbligatorio sulla lunghezza d'onda di 600 metri ( 500 kHz ).
Principio del silenzio radio obbligatorio
kHz . Periodi di silenzio radio di 3 minuti nel Per la frequenza 500. Periodi di silenzio radio di 3 minuti nel Tempo Coordinato Universale dove le comunicazioni Morse sono proibite.
A seguito dell'affondamento del Titanic nel 1912 , la convenzione radiotelegrafica di Londra 1912 e la convenzione internazionale per la sicurezza della vita in mare (Safety Of Life At Sea) SOLAS 1914 con le nuove convenzioni complementari raccomandano:
primo: in tutte le stazioni di navi da crociera con più di 50 passeggeri su viaggi internazionali e navi da carico pari o superiori a 1.600 tonnellate su viaggi internazionali e in tutte le stazioni costiere marittime, un operatore radiotelegrafico deve essere in servizio in ogni momento, giorno e notte, per garantire la ricezione immediata di qualsiasi chiamata di soccorso, avviso o altre trasmissioni importanti. Tutte le stazioni costiere e tutte le stazioni navali ascolteranno il radiotelegrafo sulla lunghezza d'onda di 600 metri (500 kHz ).
In secondo luogo: nei settori colorati di orologi radio-marine, le stazioni radiotelegrafiche devono cessare radiofoniche telegrammi , quindi eseguire la radio obbligatoria silenzio per tre minuti quattro volte ogni ora (fino al 1932 poi due volte ogni ora fino a quando nel 1999 ), per eseguire l'ascolto obbligatoria sulla frequenza di 500 kHz , al fine di individuare un eventuale segnale di soccorso in arrivo anche molto debole, non percepito nel resto del tempo utilizzato per varie chiamate con autorizzazione su altra frequenza: chiamata di routine generale (CQ), chiamata di routine individuale, chiamata di emergenza (XXX) e chiamata di sicurezza (TTT) . Esempio di radiotelegrafia di routine sui 500 kHz . Questa disposizione non si applica alle stazioni in difficoltà.
Tra le due guerre
In Francia , le stazioni di ricezione orarie o meteorologiche, la cui concessione è richiesta dai cittadini francesi, sono autorizzate dal responsabile del servizio PTT locale su richiesta dell'interessato. Le postazioni di ricezione orarie o meteorologiche danno luogo solo alla riscossione di una tariffa fissa di cinque franchi all'anno e per posta. In tempo di guerra, tutte le stazioni radio private, ad eccezione di quelle utilizzate da o per conto delle autorità militari, devono essere rimosse.
Alcune stazioni di trasmissione negli Stati Uniti trasmettono nella banda delle onde medie da 600 metri a 200 metri (da 500 kHz a 1500 kHz ).
Alcune emittenti in Europa trasmettono nella banda delle onde lunghe da 3000 metri a 1000 metri (da 100 kHz a 300 kHz ).
Alcune stazioni di trasmissione in Europa trasmettono nella banda delle onde piccole da 600 metri a 200 metri (da 500 kHz a 1.500 kHz ). Il 27 novembre , i radioamatori realizzano il primo collegamento bidirezionale transatlantico su una lunghezza d'onda appositamente autorizzata di 103 metri (2.912 MHz), da Nizza , Léon Deloy 8AB, e dagli Stati Uniti , John L. Reinartz, 1XAM e Fred Schnell, 1MO.
In Francia , viene chiarito il servizio amatoriale.
Il fisico inglese Edward Appleton dimostra per esperienza la presenza degli strati immaginati da Oliver Heaviside e Arthur Kennelly . Questi strati sono chiamati lo strato di Appleton e quindi lo strato di ionosfera . Poco dopo, i fisici americani Gregory Breit e Merle Antony Tuve misurano l'altezza degli strati della ionosfera utilizzando un trasmettitore di impulsi radio.
1927
La conferenza di Washington prende in considerazione le scoperte radiofoniche e cambia profondamente le bande. Nel 1927 nasce una nuova condivisione dello spettro delle bande di frequenza tra le varie applicazioni di servizio . Il Comitato consultivo internazionale delle radiocomunicazioni è creato (CCIR).
1929
Il 1 gennaio di quest'anno, il mondo intero utilizza la nuova condivisione delle bande radio creata dalla World Radiocommunication Conference . L'unità kHz fu introdotta intorno al 1927, la lunghezza d' onda di 600 metri divenne gradualmente la frequenza 500 kHz .
La Convenzione Internazionale delle Telecomunicazioni di Madrid stabilisce la frequenza di soccorso internazionale per la radiotelefonia a 1.650 kc/s (lunghezza d'onda di 182 metri ) con silenzi ogni mezz'ora in rosso per la radiotelegrafia e verde o blu per la radiotelefonia.
Propagazione di onde radio
Propagazione delle onde terrestri sulla superficie terrestre.
Fino al 1925 . Era nota solo la propagazione delle onde al suolo.
Le onde terrestri viaggiano sulla superficie terrestre (tra il suolo e lo strato ionizzato dell'atmosfera). L'onda si propaga regolarmente durante il giorno e con un leggero rinforzo di notte.
Maggiore è la potenza di trasmissione, maggiore è la distanza coperta dall'onda al suolo.
Maggiore è la lunghezza d'onda, maggiore è la distanza percorsa dall'onda di terra, ad esempio: un trasmettitore da 1 kW sulla lunghezza d' onda di 600 metri, fornisce a 100 km un campo di 800 µV/m su un buon conduttore di terra e un trasmettitore da 1 kW su la lunghezza d' onda di 300 metri, fornisce a 100 km un campo di 250 µV/m sempre su una buona terra conduttiva.
L'attenuazione dell'energia dell'onda al suolo è funzione del quadrato della distanza e funzione del quadrato della radiofrequenza, trascurando la curvatura della terra su base esponenziale chilometri/watt mediante la definizione dell'equazione di propagazione dalle equazioni di Maxwell . La ricezione diurna per onda di terra di stazioni marine nella lunghezza d' onda di 600 metri ad una distanza di 2000 km è possibile su un mare particolarmente salato (e quindi più conduttivo). Nelle stesse condizioni, un segnale di un'onda di terra che si propaga su un terreno roccioso potrebbe coprire appena 500 km (). Esempio: un trasmettitore di 1 kW su 600 metri, fornisce a 100 km un campo di 20 µV/m su terreno scarsamente conduttivo e 800 µV/m su terreno buono conduttivo.
Tabella delle lunghezze d'onda
Prima banda di telegrafia senza fili
Storia delle trasmissioni telegrafiche senza fili
I primi trasmettitori operavano con archi elettrici poi con trasmettitori ad onde smorzate ea frequenze inferiori a 30 kHz (lunghezze d'onda maggiori di 10.000 m) con alternatori ad alta frequenza. Poi l'evoluzione dei tubi elettronici , via via adattati alle potenze e alle frequenze di emissione, permise gradualmente lo sviluppo della radiotelegrafia .
Trasmettitore ad arco
Esempio e principio: trasmettitore d'arco
Schema semplificato di un trasmettitore ad arco radiotelegrafico.
Principio del trasmettitore d'arco
Se un condensatore seguito da una bobina viene posizionato su un arco elettrico " A " (che sgorga tra due elettrodi collegati a una sorgente CC) , si può vedere che questo circuito risonatore " LC " è il luogo di oscillazioni sostenute.
Le oscillazioni sostenute sono accoppiate all'antenna radio che permette l'emissione dell'onda radio .
Trasmettitore ad arco industriale
Nel suo aspetto industriale, l'arco viene soffiato da un elettromagnete, in modo da allungarlo per ottenere una migliore stabilità; il catodo (-) è in carbonio , l' anodo (+) in rame e raffreddato da acqua circolante; l'arco esplode in un'atmosfera di vapore alcolico; la tensione applicata è dell'ordine di 600 Volt, la frequenza ottenuta è di 500 kHz , con una potenza dell'ordine di alcuni kilowatt. Con una tensione di alimentazione di 50 Volt, la corrente assorbita è dell'ordine di 8 Ampere, la frequenza ottenuta di 500 KHz con una potenza dell'ordine di 150 Watt.
Questo materiale è semplice e robusto, con un'efficienza di circa il 40%. Tuttavia, questi trasmettitori hanno un'emissione molto ricca di armoniche, ed occupano una banda di circa il 10%, ovvero 50 kHz per 500 kHz , con l'inconveniente riscontrato, per il manipolatore telegrafico , di continuare a trasmettere una portante radio su un'altra lunghezza d'onda. (per non spegnere l' arco elettrico ).
I trasmettitori ad arco sono quasi scomparsi intorno al 1930 .
Esempi di emettitori di arco
Con una stazione galena e un trasmettitore ad arco, la stazione Boulogne TSF ( indicativo di chiamata FFB ) dal 1911 effettuava collegamenti radiotelegrafici sulla lunghezza d'onda di 600 metri con le navi. Dal 1904 la stazione TSF di Ouessant ( nominativo FFU ) effettuò collegamenti radiotelegrafici con una flotta di 80 navi di linea sulla lunghezza d'onda di 600 metri . Di notte, FFU ha stabilito collegamenti radiotelegrafici con il Nord Africa.
Trasmettitore a bobina Ruhmkorff
Treni ad onde smorzate radiotelegrafi
Il trasmettitore a bobina Ruhmkorff è semplice con una potenza di uscita da pochi watt a diverse decine di watt. La frequenza di lavoro del trasmettitore radiotelegrafico è determinata dalla risonanza radio dell'antenna. Questi trasmettitori hanno un'emissione molto ricca di armoniche.
Per trasmettere un radiotelegramma , questi segnali vengono fatti corrispondere ad emissioni di brevi o lunghe serie di scintille.
Quando viene ricevuto, il suono prodotto dalle onde smorzate di un trasmettitore ad eccitazione diretta si avvicina a un rotolamento oa un crepitio tonale.
Principio:
Il trasmettitore a bobina di Ruhmkorff ad eccitazione diretta comprende, per la trasmissione dei segnali, un'antenna ad alta capacità collegata ad uno dei poli di uno spinterometro E ed un dispersore collegato all'altro polo; una bobina di induzione B con vibratore V nel cui avvolgimento viene inviata la corrente di una batteria di accumulatori P . La corrente può essere aperta e chiusa a piacimento utilizzando un tasto telegrafico M . L'avvolgimento secondario della bobina è unito allo spinterometro.
Quando si preme il manipolatore, il vibratore produce interruzioni successive della corrente primaria, la forza elettromotrice indotta al secondario crea tra la massa e l'antenna una differenza di potenziale sufficiente per far esplodere una scintilla allo spinterometro. L'antenna viene scaricata da questa scintilla e provoca la formazione di oscillazioni elettriche a smorzamento rapido. Sorge una scintilla successiva che provoca di nuovo una serie di oscillazioni smorzate. Un amperometro a corrente alternata G , interposto sul dispersore, permette di misurare l'intensità della corrente oscillante e di regolare al meglio la distanza dei poli dello spinterometro. Quando questa regolazione è completa, può essere cortocircuitata.
Per modificare la frequenza di risonanza dell'antenna fino al 30% , è possibile inserire nel circuito dell'antenna un circuito di condensatori seguito da una bobina .
Per operare con un trasmettitore di eccitazione diretta, l'antenna con il terreno, di grande capacità, era diverso: frusta antenna terminali tipo capacità ombrello, T-antenna , un'antenna a dipolo o dipolo. Con l' antenna Zeppelin del dirigibile , antenna a bassa capacità, è necessario stabilire una grande differenza di potenziale, vale a dire utilizzare scintille lunghe.
Dopo la conferenza radiotelegrafica del 1912 , questo procedimento fu ancora utilizzato per diversi anni nelle stazioni radio su navi con potenza limitata a 50 Watt, poi fu abbandonato a favore del trasmettitore ad eccitazione indiretta .
Trasmettitore ad onde smorzate
Esempio e principio: Stazione radiotelegrafica tipica: trasmettitore ad onde smorzate
Treni d'onda smorzati radiotelegrafici
Schema semplificato di un trasmettitore ad onde smorzate.
Trasmettitore ad onde smorzate.
Gli emittenti onda smorzata come bobina di Tesla vengono creati all'inizio del XX ° secolo. Dopo aver sostituito l'emettitore dell'arco, l'emettitore dell'onda smorzata viene gradualmente sostituito da emettitori a tubo , quindi emettitori a stato solido . Già nel 1950 , l'ultimo della nave smorzato onda principali stazioni trasmittenti ( da l'Australia ) funzionanti a frequenze standard: 425 kHz e 500 kHz.
Dal 1947 il trasmettitore ad onde smorzate è relegato per soccorso al trasmettitore di emergenza sulla lunghezza d'onda di 600 metri in caso di guasto del trasmettitore principale.
Il "tipo di onde smorzate" è designato con la lettera B (prima del gennaio 1982) : onde costituite da serie successive di oscillazioni la cui ampiezza, dopo aver raggiunto un massimo, diminuisce gradualmente, i treni d'onde essendo manipolati secondo un codice telegrafico. Processo ormai abbandonato.
Principio di emissione in onde smorzate
La produzione delle onde smorzate è ottenuta dal condensatore C , e dallo spinterometro frazionario E dove le scintille sparano. Il circuito LCE è il circuito di scarica del condensatore C , ed L è accoppiato al variometro d' antenna che costituisce il circuito radiante.
Un'emissione d'onda smorzata è quindi composta da una serie di treni d'onde e se vi sono n scariche al secondo del condensatore nel circuito oscillante, l'emissione comprenderà oscillazioni di n treni d'onde al secondo e alla ricezione, un suono di altezza n sarà essere ascoltato dopo il rilevamento .
La potenza messa in gioco nel circuito del trasmettitore oscillante è: P = ½ · C · U 2 · n dove P è espresso in watt , C in farad , U in volt . (tensione applicata al condensatore di capacità C ), essendo n il numero di scariche del condensatore al secondo.
Esempio: C di 2 microfarad , U di 1000 volt , n di 400 scariche al secondo, P saranno 400 watt nel circuito radiante (in ricezione il segnale è paragonabile alla telegrafia di tipo A2A modulata a 400 Hz ) nell'avvicinarsi al tono a scatti di un flauto .
Il condensatore può essere caricata mediante corrente alternata o "tagliate" corrente continua , elevato alla desiderata tensione valore .
Quando si ricevono le onde smorzate da un trasmettitore a bobina di Tesla, l'ascolto si avvicina al tono a scatti di un flauto.
Trasmettitore a onde smorzate di bordo (marino)
Il trasmettitore radiotelegrafico di bordo è alimentato dallo stesso alternatore e trasformatore del trasmettitore ad arco che sostituisce. L'alternatore è montato all'estremità dell'albero con il motore M alimentato dalla dinamo di bordo. Questa dinamo si trova nella sala macchine e quindi rischia di allagarsi prematuramente in caso di gravi danni, per questo è prevista un'alimentazione di emergenza “vibratore” collegabile tramite inverter. Questa alimentazione di emergenza deve essere situata nelle parti superiori della nave.
A1 (a sinistra) è un amperometro che misura la corrente primaria,
At (a destra) è l'amperometro dell'antenna termica.
V è il variometro d'antenna che permette di sintonizzare quest'ultima sulla lunghezza d'onda desiderata.
(Il vibratore fornisce corrente continua tritata consentendo l'uso di un trasformatore elevatore da fonti a bassa tensione)
Questo materiale è semplice e robusto, con un'efficienza di circa il 50%. Questi trasmettitori hanno però l'inconveniente di irradiare su un'ampia banda di frequenze con un'emissione molto ricca di armoniche e con deriva in frequenza.
Per funzionare con un trasmettitore eccitato separatamente, l'antenna era di diversi tipi:
frusta antenna terminali tipo capacità ombrello, T-antenna , un'antenna a dipolo o dipolo antenna "L" , ha ntenne frusta aquilone , antenna a filo casuale , o il tipo di antenna Zeppelin .
Questo processo è ora abbandonato.
Alternatore ad alta frequenza
L'alternatore di Grimeton
L'alternatore ad alta frequenza (HF) fornisce frequenze inferiori a 30 kHz (lunghezze d'onda superiori a 10.000 m ). Per ottenere valori di frequenza più elevati, vengono utilizzati moltiplicatori di frequenza. La manipolazione avviene semplicemente cortocircuitando l'armatura; la corrente di cortocircuito non raggiunge un valore inammissibile a causa dell'alto valore della frequenza e dell'elevata induttanza dell'armatura ( Z = Lω ). L'efficienza dell'alternatore HF è di circa l'80%.
In un alternatore ad alta frequenza, il rotore è una massa metallica avente alla periferia dei denti, su cui è avvolto l'avvolgimento di indotto, in numero maggiore dello statore che supporta l'avvolgimento di campo.
Si ha variazione di flusso per variazione di riluttanza ogni volta che uno dei denti del rotore passa davanti ad uno dei poli dello statore, quindi segue una corrente di induzione nelle spire dell'avvolgimento indotto.
Dopo aver sostituito il trasmettitore ad arco su frequenze inferiori a 30 kHz , l'alternatore HF è stato gradualmente sostituito da trasmettitori a tubo. L'ultimo alternatore ad alta frequenza funzionante è al Grimeton Radio Museum in Svezia .
Storia delle tecniche di ricezione
Storia delle tecniche di ricezione della telegrafia senza fili
Le tecniche di ricevitori radio a partire dall'inizio del XX E secolo, ha permesso ai primi collegamenti radio in radiotelegrafia .
ciclo Hertz
Piano di terra e antenna di terra, le cui estremità sono separate da un piccolo spazio. Anello di filo elettrico le cui estremità sono separate da un piccolo spazio.
Il , Heinrich Rudolf Hertz presso l' Università di Tecnologia del Comune Reno di Karlsruhe provoca un arco elettrico a sparare fuori tra due sfere di ottone di un'antenna a dipolo . Contemporaneamente, a pochi metri di distanza, si genera un arco elettrico nel taglio di una bobina metallica. Le oscillazioni della radiazione elettromagnetica sono indotte a distanza.
Il radioricevitore ad arco elettrico è composto da:
Le due estremità dell'antenna e del filo di terra sono separate da un piccolo spazio. L'emissione di onde elettromagnetiche induce una tensione elettrica in una piccola distanza tra antenna/cavo di terra che provoca archi elettrici.
La portata del radiotelegrafo è di diversi metri.
Post coerente
Ricevitore a tubo per limatura registratore Branly coerente.
Il ricevitore radio cohéreur tubo di chip registratore è un primo dei ricevitori radio al cambiamento di stato che storicamente dall'inizio del XX ° secolo, hanno consentito la ricezione di onde radio .
Nel 1890, Édouard Branly era interessato all'effetto delle onde elettromagnetiche Hertz sui conduttori divisi. Usando una bobina di Ruhmkorff per generare scintille elettriche generando campi elettromagnetici transitori, scopre che la resistenza alla corrente elettrica del ferro diviso può scendere in grandi proporzioni, tra poche decine di ohm e qualche centinaio di kilohm, sotto l'effetto di queste onde elettromagnetiche.
Nel 1901 , Guglielmo Marconi fece i primi collegamenti radiotelegrafia a lunga distanza.
Nel 1902 , dal faro di Stiff , la stazione TSF di Ouessant composta da un trasmettitore a bobina Ruhmkorff e da un ricevitore radio coerente aveva una portata radiotelegrafica di 80 chilometri con una flotta di 14 navi in mare e con Brest .
Il Coherer è stato sostituito dal rivelatore elettrolitico e dal rivelatore magnetico .
Stazione di rilevamento elettrolitico
Il rivelatore elettrolitico è il più sensibile dei rivelatori ma è complicato da mantenere e può essere utilizzato solo da postazioni fisse.
Principio di funzionamento del rilevatore elettrolitico : una batteria, un potenziometro e un auricolare applicano tensione al rilevatore elettrolitico per l'elettrolisi dell'acqua . La polarizzazione elettrolitica dell'anodo è molto veloce. Il segnale radio AC dal circuito induttanza - condensatore depolarizza parzialmente l'anodo ai tassi di modulazione di ampiezza , costringendo la batteria a fornire nuova corrente per ripolarizzare l'anodo. L'ascoltatore attraversato da questa corrente ripolarizzante ai ritmi della modulazione di ampiezza fa udire un'immagine della modulazione.
Il rilevatore elettrolitico può essere utilizzato solo in postazioni fisse perché sensibile a vibrazioni e movimenti. È quindi inutilizzabile nelle stazioni radio mobili: navi , aerei , dirigibili , stazioni portatili, ecc.
Il rivelatore elettrolitico è stato soppiantato dal rivelatore galena per la sua semplicità.
Stazione di rilevamento magnetico
rivelatore magnetico.
Casella di accordo.
Funziona come segue:
un cavo senza fine è costituito da diversi fili di filo isolato in seta. Questo cavo passa attraverso le scanalature di due pulegge tra le quali è ragionevolmente teso. Le pulegge, azionate da un movimento ad orologeria, forniscono al cavo un movimento di traslazione di pochi centimetri al secondo. Il cavo passa nell'asse di una bobina avvolta su un tubo di vetro. Questa bobina è interposta nel circuito antenna-terra ricevente. Intorno a questa prima bobina e lungo lo stesso asse, è presente una seconda bobina collegata ad un ricevitore telefonico. Una coppia di magneti i cui poli omonimi si toccano è posta sopra il cavo e le bobine.
Ecco cosa si osserva con un tale rivelatore: se il cavo è fermo, quando arriva un treno d'onde, lo stato magnetico attuale del cavo viene modificato e il ricevitore del telefono emette un clic. Ma se si presenta un altro treno d'onde, non si sente nulla perché lo stato magnetico del ferro non cambia più. Se il cavo è in movimento, il suo passaggio davanti al magnete determinerà una certa magnetizzazione di base e, se si verifica un segnale, tale magnetizzazione verrà modificata e la conseguenza di questa modifica è una corrente indotta nel circuito telefonico con il relativo rumore . Questo sarà il caso per ogni segnale ad alta frequenza.
Galena post
Questo tipo di stazione galena è stata montata su stazioni TSF aeronautiche , stazioni TSF marittime , stazioni TSF militari e stazioni TSF amatoriali .
Contese dalle stazioni Marconi con il rivelatore magnetico , queste due tipologie di stazioni rimasero le maestre sulle bande di telegrafia senza fili fino al 1920 , (impossibile ottenere lampade elettroniche su frequenze superiori a 300 kHz ) fino all'arrivo intorno al 1920 del ricevitore eterodina poi di il tubo elettronico (architettura elettronica della lampada a forma di grande sfera e tubo elettronico a forma di piccolo tubo).
Ricevitore di reazione
Ricevitore Reactor, con cuffie
Un ricevitore di retroazione amplifica ripetutamente un segnale elettronico dallo stesso tubo elettronico o altro elemento elettrico come un transistor ad effetto di campo . L'uscita del tubo elettronico di amplificazione è collegata al suo ingresso tramite un circuito di retroazione e un circuito LC che funge da filtro. Il circuito LC consente solo un feedback positivo alla sua frequenza di risonanza e rende udibili le trasmissioni in codice Morse con un tono di 750 Hz, ad esempio. Il circuito accordato è collegato anche all'antenna e permette di selezionare la frequenza radio da ricevere.
Questo tipo di circuito è stato ampiamente utilizzato nei ricevitori radio tra il 1920 e la seconda guerra mondiale .
Gli assemblaggi in kit (da assemblare da soli) esistono sempre.
Ricevitore supereterodina
Il ricevitore eterodina è progettato sul principio delle frequenze di miscelazione , o eterodina , per convertire il segnale ricevuto in una frequenza intermedia inferiore.
Esempio:
un oscillatore che crea una frequenza di 1.560 kHz , un segnale radio ricevuto dall'antenna su una frequenza di 1.500 kHz , che dà una miscela di frequenze o eterodina di 60 kHz sempre modulata dal segnale radio ricevuto dall'antenna, (altri segnali indesiderati modulare il segnale a 60 kHz quindi il più importante è 1620 kHz ).
Questo segnale a 60 kHz verrà ricevuto e amplificato dal ricevitore di feedback perché non esisteva un amplificatore a triodo in grado di funzionare a una frequenza superiore a 300 kHz . La ricezione eterodina è una soluzione all'amplificazione "a onde corte" perché la frequenza di battimento mantiene la modulazione originale ma su una portante di frequenza inferiore.
Antenne
Le antenne più utilizzate su questa banda:
Per essere efficace, deve essere lunga mezza onda (diverse centinaia di metri). Può essere sostenuto da un aquilone stazionario porta-antenna o da un pallone porta-antenna per la ricezione di onde radio a bassa e media frequenza .
Operatore radio
Galleria fotografica antenne
Trasmissioni pionieristiche
cuffie per trasmissioni radiofoniche.
La radiodiffusione è l'emissione di segnali attraverso onde elettromagnetiche destinate alla ricezione diretta da parte del grande pubblico e si applica sia alla ricezione individuale che alla ricezione comunitaria. Questo servizio può includere trasmissioni sonore, trasmissioni televisive o altri tipi di trasmissioni. È una forma di comunicazione radio .
Era una radio di stato che trasmetteva a . Mezz'ora di trasmissione al giorno all'inizio: previsioni del tempo , rassegna stampa e musica erano in programma. Il primo giornale parlato è distribuito su .
Questa è una stazione radio privata che trasmette a . Le prime prove di Radiola si svolgono il , le prime trasmissioni regolari da 6 novembre 1922 . Ha luogo il primo registro parlato . Diventa Radio Paris su .
Era una radio di stato che trasmetteva al giugno 1940 .
Questa trasmissione radiofonica privata da al giugno 1940 .
WPAJ
Questa stazione, ora WDRC, in , trasmessa in modulazione di ampiezza in stereo da New Haven trasmettendo su un canale sinistro e su un canale destro utilizzando 2 trasmettitori, un trasmettitore era a 1120 kHz e l'altro a 1320 kHz. Questo sistema richiede all'ascoltatore di utilizzare due ricevitori separati.
Questa trasmissione radiofonica privata a poi la stazione fu ribattezzata Radio-Cité (perché situata in Boulevard Haussmann ).
Questa trasmissione radiofonica privata a .
Note e riferimenti
Vedi anche
Bibliografia
Manuel Elementary Wireless Telegraphy (1914) Peso di 21 MB .
. L. Pericone (addetto alla radio di bordo), Le mémento de l' udiant radioelectricien (ad uso dei tecnici radiofonici e dei candidati ai vari esami di operatore radio) , Dunod Paris, 1949
Joseph Roussel (segretario generale della Società francese per lo studio della telegrafia e della telefonia senza fili), Il primo libro del dilettante di TSF , Librairie Vuibert, Parigi, 1924
P. Hémardinquer, La stazione dei dilettanti di TSF , Etienne Chiron Paris, 1923
Articoli Correlati
link esterno
La telegrafia senza fili
La telegrafia senza fili
Nel 1897 Guglielmo Marconi presenta il brevetto della radio ed entro il 1907 vengono stabilite le prime comunicazioni transoceaniche sufficientemente affidabili. Le prime radio non erano ancora in grado di trasmettere la voce ma erano più idonee ed inviare semplici segnali acceso/spento, quindi ideali per il codice Morse. Uno svantaggio dei primi sistemi radio era l'assenza della sintonia e quindi dei canali. Qualunque segnale trasmesso veniva ricevuto da tutte le stazioni a portata di segnale, con gravi problemi di riservatezza e volume di messaggi inviabili. In compenso era evidente la possibilità di installare una stazione anche sulle navi, cosa che ha permesso la trasmissione della richiesta di soccorso da parte del Titanic, captata dal Carpathia, che ha così potuto intervenire in soccorso. Questo evento disastroso ha reso evidente l'utilità del mezzo radiotelegrafico in mare, il cui uso è stato disciplinato per la prima volta dalla conferenza internazionale di Londra del 1914 sulla sicurezza marittima.
