Asigurarea radiocomunicațiilor militare în primul razboi mondial

Autor: Col. (r) ing. Gelu-Marius Popescu

1. Introducere

Începutul secolului al-XX-lea aduce o serie de experimente È™i descoperiri tehnico-È™tiinÈ›ifice care au darul să uimească È™i să revoluÈ›ioneze civilizaÈ›ia. DeÈ™i principiul propagării undelor electromagnetice era deja cunoscut încă de la finele secolului al-XIX-lea datorită experimentelor realizate de către Alexandr Stephanovici Popov (16.03.1859 - 13.01.1906), cel care continuând munca lui Heinrich Rudolf Hertz (22.02.1857 - 01.01.1894) a reuÈ™it prima transmisie publică a unui semnal prin unde radio - din nefericire însă - fără a solicita patentarea invenÈ›iei, primul succes notabil aparÈ›ine fizicianului Guglielmo Marconi (25.04.1874 - 20.071937) la data de 12 decembrie 1901. La această dată Marconi a realizat prima comunicaÈ›ie radio transatlantică între Poldhu, Cornwall, È™i Signal Hill, Terra Nova, după care, la data de 17 decembrie 1902, a stabilit o nouă comunicaÈ›ie radio mult mai stabilă decât prima, între Glace Bay, Noua ScoÈ›ie È™i Poldhu, Cornwall.

Rezultatele obÈ›inute în domeniul comunicaÈ›iilor radio au motivat intensificarea cercetărilor È™i experimentelor de către tot mai mulÈ›i fizicieni È™i inventatori ai vremii din diverse țări. Rezultatele È™i utilitatea acestei munci ÅŸi-au găsit foarte repede aplicabilitatea practică începând cu domeniile naval È™i militar, cunoscând o amploare în creÅŸtere.

Primul război mondial devine prima conflagraÈ›ie în care o bună parte dintre comunicaÈ›ii s-au desfăşurat pe suport radio.

2. Aparatura de radiocomunicaÈ›ii bazată pe câmpuri de scântei

Din punct de vedere tehnologic, aparatura de radiocomunicaÈ›ii utilizată în primul război mondial - păstrând terminologia epocii - se împarte în două mari clase: aparate trimițătoare È™i primitoare de unde amortizate È™i aparate trimițătoare È™i primitoare de unde întreÈ›inute.

DeÈ™i până în anii războiului au fost înregistrate progrese în domeniul telefoniei fără fir, dat fiind nivelul încă redus al tehnologiei dar È™i din cauza slabei influenÈ›e a consonanÈ›elor vorbirii asupra undelor întreÈ›inute prin modulare directă, bătaia de comunicaÈ›ie în telefonie se situa undeva la cel mult 1/3 din bătaia stabilită prin telegrafie cu aceeaÈ™i aparatură È™i la aceeaÈ™i energie consumată. Din acest motiv, în respectiva perioadă, aparatura de telegrafie fără fir a ocupat o pondere mai însemnată, îndeosebi în asigurarea radiocomunicaÈ›iilor la eÈ™aloanele superioare.

Aparatura cu unde amortizate utiliza principiul descărcării prin scântei pe baza unei structuri prezentate în figura 2.1.
Sursa de alimentare a aparatului trimițător era alternatorul care era cuplat la un transformator ridicător de tensiune (T) prin intermediul manipulatorului (M). În secundarul transformatorului se afla circuitul oscilant (C,S,E) cuplat inductiv cu circuitul antenei transmițătoare, de caracteristici rezonante apropiate de ale acestuia. IniÈ›ial circuitul oscilant (C,S,E) este un circuit deschis de către spaÈ›iul de eclatare al eclatorului (E). La apăsarea manipulatorului (M), se aplica o tensiune foarte înaltă la bornele circuitul oscilant (C,S,E). Atunci când tensiunea la bornele condensatorului (C) din circuitul oscilant atingea pragul de eclatare, la bornele eclatorului se declanÈ™a scânteia, pe durata căreia circuitul oscilant genera oscilaÈ›ii cu un anumit număr de perioade, dependent de valorile inductanÈ›ei bobinei È™i capacității condensatorului, într-un proces amortizat care se relua în momentul declanșării următoarei scântei. Acest proces putea continua atâta timp cât era apăsat manipulatorul (M). OscilaÈ›iile induse de către circuitul oscilant (C,S,E) în circuitul antenei erau radiate sub forma de unde electromagnetice de către aceasta, iar curentul din antenă putea fi măsurat cu un ampermetru.

Cum oscilaÈ›iile produse sufereau o amortizare, ele tinzând să se stingă odată cu scânteia, iar durata de timp dintre scântei era foarte mare în raport cu durata scânteii, È›inând seama că inclusiv pe timpul unei scântei energia electrică era numai în parte utilizată, se poate concluziona că randamentul acestui tip de radiocomunicaÈ›ii era destul de scăzut. În scopul creÈ™terii randamentului aparatului trimițător au fost inventate tehnici È™i metode de transformare a undelor amortizate în unde continue. Astfel pe deoparte aproape întreaga energie utilizată era folosită pentru generarea undelor, iar pe de altă parte au fost îmbunătățite astfel bătaia comunicaÈ›iei, acordul cu antena, precum È™i o creÈ™tere a raportului dintre semnal È™i perturbaÈ›ii în punctul de recepÈ›ie.

Neajunsul tehnologiei undelor amortizate a fost minimizat de către unele structuri ingenioase cum ar fi procedeul "Time Spark" inventat de către Marconi È™i procedeul cu arc voltaic inventat de către Dudley È™i Paulsen în 1903. Dar pe departe, avantajul undelor întreÈ›inute, alături de multe alte avantaje, avea să aparÈ›ină tuburilor cu vid, ce aveau să înlocuiască definitiv aparatura bazată pe câmpuri de scântei.

Procedeul "Time Spark" presupunea declanÈ™area scânteilor între o coroană dinÈ›ată È™i o serie de discuri prevăzute cu electrozi, cărora li se imprima o miÈ™care de rotaÈ›ie. Scânteile se produceau succesiv între unul dintre dinÈ›ii coroanei È™i un disc astfel încât scânteile produse apăreau ca o scânteie continuă. Diagrama din figura 2.2. ilustreză cum fiecare disc È™i dinte de la coroană corespunde câte unui circuit oscilant cuplat cu antena. Unda rezultantă, indusă în circuitul de antenă era practic o undă continuă, compusă din undele amortizate generate succesiv È™i ciclic în cele patru circuite oscilante.

Procedeul Dudley È™i Paulsen - procedeul cu arc voltaic - consta în principiu în alimentarea cu ajutorul unui dinam de curent continuu a unui circuit oscilant deschis la ai cărui poli erau dispuÈ™i doi cărbuni, A È™i B., figura 2.3. Prin apropierea celor doi cărbuni se iniÈ›ia un arc voltaic care se menÈ›inea apoi È™i putea fi optimizat prin depărtarea lor treptată, astfel încît în circuitul oscilant ASCB se generau oscilaÈ›iile electrice, care, fie puteu fi induse în circuitul antenei, fie erau radiate direct de către antenă prin conectarea acestui circuit oscilant între antenă È™i pământ. Bobinele - È™ocuri de radiofrecvență - S1 È™i S2 erau introduse în circuit în scopul împiedicării oscilaÈ›iilor de a se scurtcircuita prin dinam.În tehnica de producÈ›ie, un aparat transmițător cu arc voltaic presupunea o realizare mai complexă decât schema principială din figura 2.3. Un astfel de aparat este prezentat în figura 2.4.

Pentru creÈ™terea intensității oscilaÈ›iilor, arcul electric era generat într-o cutie rezistentă, realizată cu pereÈ›i dubli din bronz, în interiorul căreia era menÈ›inută o atmosferă de gaz hidrocarbonat. Pentru răcire, printre pereÈ›ii cutiei D era asigurată circulaÈ›ia unui lichid de răcire sau apă. Cărbunele notat cu A în figura 2.3, care prezenta o uzură rapidă, era înlocuit în practică de un tub din cupru prin care era asigurată circulaÈ›ia lichidului de răcire.

Arcul electric era suflat de un câmp magnetic N-S realizat cu doi electromagneÈ›i în scopul stabilizării oscilaÈ›iilor generate.

Acest transmițător era conceput să lucreze permanent, iar semnalele transmise erau diferenÈ›iate prin modificarea frecvenÈ›ei de oscilaÈ›ie cu ajutorul unui manipulator care È™unta un număr de spire din bobina circuitului oscilant, care în acest caz este chiar bobina antenei.

Se poate spune că acest procedeu de manipulare este chiar predecesorul actualului mod de lucru FSK (Frequency Shift Keying).

Un fapt remarcabil este È™i acela că în perioada primului război mondial armata română a fost dotată cu staÈ›ii de telegrafie fără fir de tip Marconi, instalate pe atelaje (figura 2.5 È™i figura 2.6)

3. Aparatura de radiocomunicații cu tuburi cu vid

3.1. Considerații generale

3.1.2. Aparate trimițătoare de unde întreÈ›inute (emițătoare radio)

Alături de aparatura de telegrafie fără fir ce utiliza unde întreÈ›inute prin mecanisme ale câmpurilor de scântei, care putea fi bazată fie pe alternatori de înaltă frecvență, fie pe generatoare de arc voltaic, începând cu primul război mondial a devenit tot mai întrebuinÈ›ată aparatura de radiocomunicaÈ›ii cu unde întreÈ›inute, construită cu tuburi cu vid.

În plus, tehnologia tuburilor cu vid înlătura foarte mult neajunsurile cauzate de armonicele prezente la aparaturile bazate pe câmpuri de scântei, ofereau consumuri de energie mult mai reduse datorită randamentelor mai bune È™i o manavrabilitate mult îmbunătățită prin gabaritele È™i greutățile reduse ale echipamentelor.

Puritatea undei întreÈ›inute generată de circuitele oscilatoare cu tuburi cu vid permitea realizarea mult mai facilă È™i mai inteligibilă a telefoniei fără fir È™i a telemecanicii, în paralel cu o facilă È™i performantă prelucrare a semnalelor în procesele de bază din tehnica radiocomunicaÈ›iilor, cum sunt: amplificarea, schimbarea de frecvență, detecÈ›ia.

Posturile cu lămpi, prin precizia controlului asupra lungimilor de undă, permiteau ca pentru o zonă de teren dată să poată comunica două câte două, fără a perturba posturile vecine.

La nivelul anilor primului război mondial se considera că un post cu o anumită lungime de undă nu poate fi auzit de către un post vecin atunci când diferenÈ›a între lungimile de undă corespunzătoare celor două posturi este mai mare sau cel puÈ›in egală cu 20 metri, pentru o gamă a lungimilor de undă de ordinul a sutelor de metri.

Astfel, considerând la nivelul unei divizii - spre exemplu - patru perechi de posturi în gama de 400 m, scara cea mai strânsă a lungimilor de undă atribuite acestora ar putea fi - spre exemplu 400, 420, 440 È™i 460 m.

Transformând în frecvenÅ£e pe baza relaÅ£iei

f = c / λ (3.1.2.1.)

unde c ≈ 3 x 10⁸ m/s = viteza de propagare a luminii, iar λ = lungimea de undă în metri, rezultă pentru lungimile de undă specificate mai sus un ecart cuprins între ≈ 30 kHz ÅŸi 46 kHz, ceea ce în zilele noastre ar fi considerată o valoare crescută. TotuÅŸi acest rezultat ne ajută să ne facem o imagine asupra limitărilor impuse de o tehnologie aflată într-un stadiu de început. În plus, din acest considerent se poate concluziona că pentru extinderea numărului de frecvenÅ£e de legătură era neapărat necesară extinderea spectrului frecvenÅ£elor de lucru către gama undelor scurte.

Avantajul aparaturii cu tuburi consta È™i în faptul că permitea reglajul lungimilor de undă astfel încât cele opt posturi să poată comunica separat două câte două ca în cazul exemplificat, dar È™i împreună, folosind aceeaÈ™i lungime de undă, evident cu respectarea unei discipline de comunicare.

Pe timpul primului război mondial au fost întrebuinÈ›ate posturi cu bătăi mici È™i medii. Aparatele utilizau scheme relativ simple cu cerinÈ›e asupra unui număr cât mai redus de componente. În scopul creÈ™terii bătăii de comunicaÈ›ie, puterea de emisie era sporită prin utilizarea de tuburi conectate în paralel. Un astfel de aparat trimițător de unde întreÈ›inute utilizat în telegrafia fără fir este prezentat în figura 3.1.2.1, a,b,c.

Montajul era un generator de oscilaÈ›ii cu amplitudine constantă care se amorsau prin apăsarea manipulatorului (M) È™i se autoîntreÈ›ineau prin bucla de reacÈ›ie CS'SC₁ atâta timp cât manipulatorul era apăsat. Cuplajul inductiv (S'S) era un cuplaj variabil, care ulterior, în practica radiocomunicaÈ›iilor a primit denumirea de variometru. Pentru că între bateria (B) È™i pământ se putea creea o capacitate care ar fi scurtcircuitat oscilaÈ›iile produse, a fost introdusă în circuitul anodic bobina de È™oc S1 pentru a nu permite semnalului de radiofrecvență să se închidă la pământ. Schemele notate cu b È™i c reprezintă două variante constructive ale montajului din figura 3.1.2.1.a. Astfel, în situaÈ›ia b., cuplajul era unul variabil capacitiv, iar în situaÈ›ia c. cuplajul era unul variabil autoinductiv, bobina S' fiind chiar parte din bobina S prin deplasarea unui cursor pe spirele acesteia. Timpul de apăsare al manipulatorului (M) era corelat prin durata sa cu semnele alfabetului Morse. Astfel, apăsările de scurtă durată corespundeau punctelor, iar cele de durată mai lungă corespundeau liniilor, fiecare literă a alfabetului latin, fiecare cifră, sau semn de punctuaÈ›ie fiind asociată unei combinaÈ›ii de linii È™i de puncte.

În cazul telefoniei fără fir procesele fizice fiind mai dificil de controlat de la un anume nivel al cerinÈ›elor se impuneau È™i scheme mai complexe. La începuturile telefoniei fără fir, pentru puteri mici de emisie, se realiza modularea directă cu ajutorul unui microfon conectat chiar în circuitul de antenă (figura 3.1.2.2. - toate situaÈ›iile).

La puteri mari de emisie apărând riscul de deteriorare a microfonului, se utilizau structuri etajate ca în figura 3.1.2.3.

Trebuie menÈ›ionat că în aproape toate situaÈ›iile de radiocomunicaÈ›ii vocale din perioada primelor două decenii ale secolului al-XX-lea, ca o consecință firească a începuturilor unei noi ere tehnologice, inteligibilitatea comunicaÈ›iei vocale punea serioase probleme, o importantă pondere în calitatea comunicaÈ›iei ocupând È™i abilitățile operatorilor.

O primă realizare importantă în domeniul telefoniei fără fir este consemnată la 21 octombrie 1915 ca fiind prima radiocomunicaÈ›ie vocală între Europa È™i America, postul european fiind instalat chiar pe turnul Eiffel, iar cel american la Arlington - Virginia.

3.1.3. Aparate primitoare de unde întreÈ›inute (receptoare radio)

RecepÈ›ia undelor radio împreună cu metodele de extragere a semnalelor informaÈ›ionale transmise cu ajutorul undelor radio cunosc în al doilea deceniu al secolului al-XX-lea o foarte largă diversificare, datorată atât inventicii, cât ÅŸi unui adevărat val de progrese tehnologice în domeniu.

Aparatele primitoare de unde radio (aÈ™a cum erau denumite la vremea respectivă) au cunoscut în câÈ›iva ani salturi tehnologice semnificative, plecând de la detecÈ›ia utilizând detectorul electrolitic sau pe cel cu cristal, la detecÈ›ia cu valva Fleming - inventată în anul 1904 de către John Ambrose Fleming (29.11.1849 - 18.04.1945), sau detecÈ›ia cu audion - aÈ™a cum a fost denumit iniÈ›ial în anul 1907 tubul cu trei electrozi (trioda), de către Lee De Forest (26.08. 1873 - 30.06.1961) - inventatorul acestuia.

Proprietățile de detecÈ›ie a semnalelor, cu ajutorul anumitor cristale au fost descoperite încă din anul 1874 de către fizicianul inventator Karl Ferdinand Braun (06.06.1850 - 20.04.1918).

Acesta a inventat în anul 1898 renumitul detector cu cristal cu aÅŸa-numitele ''mustăți de pisică" - denumire nostimă dată prin asemănarea cu mustățile de pisică a firelor oÈ›elite cu ajutorul cărora era stabilit "punctul sensibil" pentru realizarea detecÈ›iei (figura 3.1.3.1.).

În cercetările È™i lucrările realizate în domeniul telegrafiei fără fir, Braun a colaborat cu Guglielmo Marconi, ambii fiind premiaÈ›i cu Premiul Nobel în anul 1909 pentru contribuÈ›iile lor la dezvoltarea acestui domeniu.

Detectorul cu cristal era un dispozitiv realizat din cristale de carborundum, siliciu, calcopirită zincată ori oxid de fier sau - cele mai utilizate - cristalele naturale din sulfură de plumb (PbS), cunoscute È™i sub denumirea de galenă. Aceste cristale erau dispuse între doi electrozi de cupru È™i funcÈ›ionau pe baza principiului conductibilităţii unipolare. Detectoarele cu cristal, deÈ™i au fost foarte întrebuinÈ›ate la vremea lor, nu au putut satisface toate cerinÈ›ele în anumite domenii precum cel al marinei militare, unde, din cauza vibraÅ£iilor produse de tunurile amplasate la bordul vaselor, necesitau reglaje repetate. Din acest considerent, în domeniul militar al începutului de secol al-XX-lea se tinde la renunÈ›area utilizării în echipamentele de radiorecepÈ›ie a detectoarelor cu cristal (figura 3.1.3.1.), fiind dezvoltată detecÈ›ia cu ajutorul diodei sau triodei, datorită a două mari avantaje ale acestora:

1. stabilitate în funcÈ›ionare îndeosebi la È™ocuri mecanice È™i cu variaÈ›ia temperaturii;

2. selectivitatea crescută prin obÅ£inerea unei curbe de rezonanţă mult mai ascuÅ£ite a circuitului de acord faţă de o curbă de rezonanţă aplatizată, care ar fi fost obÅ£inută în cazul detecÅ£iei pe bază de cristal.

În figura 3.1.3.2. sunt prezentate schemele de principiu utilizate la detecÈ›ia cu cristal (a), respectiv detecÈ›ia pe grila unei triode (b). Se poate observa că rezistenÈ›a proprie a cristalului (de circa 500...700 Ω) înseriată cu impedanÈ›a căștii, apar în paralel pe circuitul de acord (LC), în vreme ce rezistenÈ›a grilă-katod în cazul triodei - care se află tot în paralel cu circuitul (LC), având un ordin de mărime sute de KΩ, are o influență neglijabilă asupra circuitului de acord. Acest aspect duce la o creÈ™tere a sensibilității detectoarelor cu tuburi precum È™i o atenuare mai scăzută a semnalului detectat. În plus, în cazul tubului cu vid energia de acÈ›ionare a membranei căștii este preluată din baterie È™i nu din semnalul recepÈ›ionat ca în situaÈ›ia detectorului cu cristal.

Cele mai utilizate structuri de receptoare radio din perioada primului război mondial erau structurile care combinau detecÈ›ia pe grilă cu audion, în unele cazuri urmată È™i de amplificare, receptoarele autodyn È™i receptoarele regenerative, descrise in cele de mai jos.

O schemă de principiu a unui receptor de tipul celor cu audion având detecÈ›ia pe grilă este prezentată în figura 3.1.3.3.

Astfel de receptoare utilizând tuburi cu gaz au fost larg utilizate în primul război mondial de către armata franceză È™i parÈ›ial de către armata americană È™i British Navies.

O particularitate a audionlui era aceea că lucra foarte bine în regim de detecÈ›ie, dar utilizat în regim de amplificator cauza distorsionarea semnalului, îndeosebi la nivele crescute ale acestuia.

Prin aducerea în oscilaÈ›ie a tubului audion pe o frecvență uÈ™or diferită de frecvenÈ›a semnalului recepÈ›ionat, a fost constatată o creÈ™tere semnificativă a sensibilitătii receptorului.

Cum acest fenomen avea loc prin utilizarea propriei puteri a dispozitivului, acest tip de receptor a fost denumit autodyn. Termenul de autodyn vine din limba greacă prin combinarea cuvintelor "auto" = propriu și dyn = prescurtarea de la "dynamis" = putere, forță.

Potrivit mai multor surse de documentare găzduite de internet, invenÈ›ia acestui circuit este atribuită lui Edwin Howard Armstrong (18.12.1890 - 31.01.1954), deÈ™i începând cu anul 1913 au fost înregistrate mai multe brevete pe baza acestui principiu în Statele Unite, Anglia È™i Germania. TotuÈ™i în urma unui proces desfășurat în Statele Unite, întâietatea în această speță i-a fost atribuită inventatorului Lee De Forest. (Paul Berché - Praqtique et théorie de la TSF; cap. 4; pag.426).

Versiunea autodyn îÈ™i dovedeÈ™te foarte repede aplicabilitatea în modul de lucru CW (continuous wave). Prin amestecarea semnalului recepÅ£ionat cu semnalul generat de către oscilatorul autodyn - ambele semnale fiind apropiate ca frecvenÅ£e - în urma fenomenului de "bătăi" rezulta un semnal de audiofrecvenţă, având frecvenÅ£a egală cu diferenÈ›a dintre frecvenÅ£a semnalului recepÅ£ionat ÅŸi frecvenÅ£a celui generat local. În figura 3.1.3.4. se află o reprezentare pe axa timpului a unui semnal de frecvență F, rezultat prin bătaia a două semnale de frecvenÈ›e f respectiv f' - aÈ™a cum era prezentat în "Praqtique et théorie de la TSF" de către Paul Berché. Acest semnal diferență este un ton de joasă frecvență, audibil în casca operatorului.

Spre deosebire de modul ICW (Interrupted Continuous Wave) caracteristic emițătoarelor cu câmpuri de scântei È™i utilizat la începuturile telegrafiei fără fir, acest principiu determină o audiÈ›ie mai facilă a semnelor telegrafice sub formă de tonuri, permiÈ›ând o distincÈ›ie mult mai clară între puncte È™i linii.

Proprietățile bătăilor frecvenÈ›elor au fost studiate de către Aubrey Fessenden (06.10.1866 – 22.07.1932) - acelaÈ™i care la data de 23.12.1900 a reuÈ™it pentru prima dată în istoria radiocomunicaÈ›iilor să transmită relativ inteligibil chiar cuvintele sale la distanÈ›a de o milă, utilizând principiul modulaÈ›iei de amplitudine, prin înserierea unui microfon cu cărbune direct în circuitul de antenă a unui emițător cu descărcare prin scântei la o frecvență de 10.000 scântei/secundă.

Fessenden a realizat în anul 1901 prin mijloace electromecanice, înaintea apariÈ›iei tuburilor cu vid, receptorul heterodină cu conversie directă, demonstrând pentru prima dată posibilitatea obÈ›inerii unui semnal de joasă frecvenÈ›a dintr-un semnal de radiofrecvență prin bătaia frecvenÈ›ei recepÈ›ionate cu o frecvență generată local de către un dispozitiv numit heterodyn. SemnificaÈ›ia acestui termen provine tot din limba greacă prin combinarea cuvintelor "heteros" = altă È™i dyn = prescurtarea de la "dynamis" = putere, forță.

Remarcabil este faptul că în realizarea receptorului său pe principiul bătăilor frecvenÈ›elor a pornit de la dispozitivul inventat cu cinci ani mai devreme, în anul 1896, de către Nicola Tesla (10.07.1856 - 07.01.1943) È™i experimentat de către acesta încă din 1892.

Tesla a combinat un semnal de radiofrecvență cu un semnal de frecvență apropiată, generat local de către un vibrator electromagnetic. Principial între cele două circuite dispuse în camere separate exista o membrană vibrantă, care vibra la trecerea aerului întrerupt, comprimat în cele două camere prin vibraÈ›iile produse de către cele două semnale (cel recepÈ›ionat È™i cel local). MiÈ™carea membranei era rezultatul diferenÈ›ei frecvenÈ›elor celor două semnale, iar aceasta era transferată către miezul unei bobine, care prin miÈ™carea de vibraÈ›ie genera în bobină un curent de audiofrecvență.

Receptorul cu conversie directă mai este întâlnit sub numele de homodyn sau sincrodyn.

În telegrafie CW această heterodină mai este numită È™i BFO = Beat Frequency Oscillator = oscilator de bătai a frecvenÈ›elor.

Receptorul regenerativ sau receptorul cu reacÅ£ie (în documentele epocii - “reacÅ£iune”) este un receptor a carui schemă de principiu este prezentată în figura 3.1.3.5. Din punct de vedere structural, în schema de principiu a receptorului cu detecÈ›ie pe grilă, prezentat în figura 3.1.3.3, a fost realizată o buclă de reacÅ£ie pozitivă din circuitul anodic în circuitul de grilă prin introducerea inductanÅ£ei L', cuplată inductiv cu bobina L ÅŸi orientată astfel încât să producă reacÅ£ie pozitivă. În unele surse documentare, bobina L' se mai numeÅŸte ÅŸi "tickler". Datorită acestei bucle o parte din semalul de intrare amplificat de către dispozitiv era indus în circuitul de acord fiind astfel readus la intrarea acestuia ÅŸi reamplificat. Acest proces este numit ”regenerare”.

Ca urmare a acestei reacţii pozitive erau creeate condiţiile apariţiei unor oscilaţii locale, dependente de cuplajul dintre cele doua bobine.

Acordând circuitul de intrare pe frecvenÅ£a unui post oarecare ÅŸi procedând la o creÅŸtere a cuplajului între bobinele L ÅŸi L', la un moment dat erau îndeplinite condiÅ£iile intrării dispozitivului în oscilaÅ£ie. Punctul în care se amorsează oscilaÅ£iile este numit ”punct de acroÅŸ” sau ”punct de acroÅŸaj”, iar porÅ£iunea curbei de rezonanţă a circuitului LC în vecinătatea acestui punct prezintă proprietăţi deosebit de interesante. Prin reacÅ£ie se producea o compensare a amortizării circuitului acordat de intrare. Cu cât reacÅ£ia era crescută (cuplajul mărit), cu atât rezistenÅ£a circuitului LC scădea ÅŸi odată cu scăderea acesteia, sensibilitatea ÅŸi selectivitatea montajului creÈ™teau proporÈ›ional (amplitudinea semnalului creÅŸtea, iar forma caracteristicii de rezonanţă a circuitului de intrare devenea mai ascuÈ›ită). Astfel în vecinătatea punctului de acroÅŸaj sensibilitatea ÅŸi selectivitatea receptorului erau maxime.

Cu toate că receptorul regenerativ impunea o serie de pretenÅ£ii privitoare la dozarea reacÅ£iei ÅŸi stabilitatea funcÅ£ionării, datorită randamentului ÅŸi în primul rând al sensibilităţii ÅŸi selectivităţii crescute, acesta surclasează autodyn-ul.

Acest tip de receptor, inventat de către Edwin H. Armstrong în anul 1912 (după unele surse - 1911) ÅŸi patentat în 1914, oferea cele mai bune performanÅ£e la nivelul anilor primului razboi mondial, fiind întrebuinÅ£at pe scară largă chiar ÅŸi după inventarea superheterodinei de către acelaÅŸi inventator în anul 1918.

DeÅŸi se poate spune că superheterodina a fost inventată la finele primului razboi mondial, perfecÅ£ionarea ÅŸi punerea ei în producÅ£ie au fost realizate abia după război, fără a putea influenÅ£a notabil dotarea trupelor în domeniul echipamentelor de radiocomunicaÅ£ii.

4. Aparatura aflată în dotarea unor țări beligerante

Primul război mondial a constituit prima conflagraÈ›ie de tip nou, fiind caracterizată de antrenarea tuturor resurselor statelor participante, utilizarea propagandei de război pentru mobilizarea ÅŸi motivarea participării soldaÅ£ilor la lupte, folosirea de arme ÅŸi tactici noi: blindatele, aviaÅ£ia, mitralierele, grenadele de mână, gazele toxice, războiul în tranÅŸee, cea mai mare parte dintre arme beneficiind de coordonarea È™i interoperabilitatea realizate cu ajutorul comunicaÈ›iilor cu fir È™i fără fir.

Avand caracterul preponderent al unui război de miÈ™care, purtat pe fronturi largi, unde de cele mai multe ori nu exista timpul necesar pregătirii liniilor telefonice, legăturile între marile unități erau majoritar asigurate prin telegrafia fără fir. Mai mult decât atât, telegrafia fără fir a constituit unicul mod de stabire a comunicaÈ›iilor între trupele de sol È™i aviaÈ›ie. Din acest punct de vedere se pot distinge două reÈ›ele principale de radiocomunicaÈ›ii: reÈ›eaua armatei terestre È™i reÈ›eaua aeronauticii.

4.1. Aparate ale armatei franceze

4.1.1. Rețeaua armatei franceze

Rețeaua armatei franceze era organizată pe următoarele subrețele:

a. SubreÈ›eaua infanteriei până la nivelul comandamentului de brigadă - era dotată cu două tipuri de aparate organizate la rândul lor pe nivele: până la nivel de regiment erau utilizate posturi de telegrafie prin pământ, iar între regiment È™i brigadă erau utilizate posturi mici cu scântei, denumite posturi portative de infanterie.

Bătaia posturilor de telegrafie prin pământ era de circa 2,5 km, iar a posturilor portative de infanterie era cuprinsă între 9 km È™i 15 km, după cum antena era ridicată la 4 m, respectiv la 7 m.

În figura 4.1.1.1 este prezentat un post de telegrafie prin pământ. Transmiterea informaÈ›iei era realizată cu ajutorul unor curenÈ›i oscilanÈ›i care circulau între doi electrozi înfipÈ›i în sol prin formarea unor linii de curent extinse prin pământ, de-o parte È™i de alta a liniei delimitate de cei doi electrozi. O parte dintre aceste linii de curent întâlneau liniile de curent ale unui alt circuit, de aceeaÈ™i frecvență. Cu ajutorul manipulatorului (m) se stabileau duratele semnalelor transmise care puteau fi mai scurte sau mai lungi. În figura 4.1.1.2 este prezentat principiul realizării unei transmisiuni între două posturi de telegrafie prin pământ. Pentru o comunicaÈ›ie bună era necesar ca liniile dintre electrozii a È™i b, respectiv c È™i d să fie pe cât posibil paralele.

Telegrafia prin pământ a servit pentru obÈ›inerea unor trageri de baraj atunci când batalioanele erau complet încercuite, posturile portative repetând artileriei cererile batalioanelor deoarece acestea nu puteau recepÈ›iona emisiunile telegrafiei prin pământ.

Se poate remarca astfel È™i rolul comunicaÈ›iilor radio în asigurarea cooperării între arme diferite.

Emisiunile posturilor portative se realizau pe trei lungimi de undă, iar partea de recepÈ›ie utiliza ceea ce în limbajul tehnic actual numim amplificator de bandă largă pentru lungimi de undă cuprinse între 500 m È™i 2000 m (f = 150 kHz…600 kHz).

b. Pentru legăturile de la brigadă-înapoi armata franceză era dotată cu următoarele aparate de unde întreÈ›inute:

b1) de la divizie la brigadă - tip E₁₀ cu gama lungimilor de undă: 600 m ...1000 m (f= 300 kHz…500 kHz);

b2) de la divizie la corp de armată - tip E_{3 BIS} cu gama lungimilor de undă: 900 m ...1400 m (f= 215 kHz…333 kHz);

b3) de la corp de armată la armată - tip E_{3 TER} cu gama lungimilor de undă: 1300 m ...1800 m (f= 166 kHz…230 kHz);

b4) între armate È™i grupuri de armată - tip E₄ È™i E₆ cu gama lungimilor de undă: 1600 m... 3000 m (f= 100 kHz…187,5 kHz);

Bătaia posturilor diferitelor modele de aparate de telegrafie fără fir din armata franceză este notată în tabelul 4.1.1.1.

În figura 4.1.1.3 este prezentat un post cu scântei având bătaie mică, iar în figura 4.1.1.4 este prezentat un post care în timpul primului război mondial a asigurat legătura între Statul Major al mareÈ™alului Foch cu statele majore ale aliaÈ›ilor.

c. Legăturile cu artileria. În 1917 artileria a fost dotată cu posturi cu scântei pentru asigurarea legăturilor cu infanteria È™i comandamentele. Ulterior, către sfârÈ™itul războiului, artileria a fost dotată cu aparate E₁₀ dedicate acestei arme având gama lungimilor de undă: 550 m...1750 m (f = 171,4 kHz…600 kHz);.

d. Legătura carelor de asalt (blindatelor -n.a.) - era asigurată cu un post E_{10 TER} având gama lungimilor de undă: 600 m ...1000 m (f = 300 kHz…500 kHz) È™i antenă unifilară.

4.1.2. Rețeaua aeronauticii franceze

Fiecare armată dispunea de câte o reÅ£ea cu aeronautica pentru legătura diverselor escadrile, sectoare aeronautice de corpuri de armată, servicii de aviaÈ›ie de corpuri de armată È™i armată precum È™i servicii de apărare antiaeriană.

În plus, fiecare divizie aeronautică avea propria reÈ›ea interioară È™i cu armata.

Postul apărării antiaeriene raporta Marelui Cartier General din două în două ore activitatea avioanelor inamice pe frontul armatei, asigurând astfel posibilitatea diviziei de aviaÈ›ie să contrabalanseze densitatea avioanelor inamice acolo unde era necesar.

ReÈ›eaua aviaÈ›iei a fost prima reÈ›ea care a fost organizată, aceasta fiind È™i singura care - spre deosebire de alte arme - era lipsită de orice alte alternative de comunicare. Ca priorități de organizare ordinea legăturilor a fost stabilită mai întâi cu artileria È™i apoi cu infanteria pe care o însoÈ›ea.

Inițial, avioanele erau dotate numai cu aparate transmițătoare pentru coordonarea tragerilor de artilerie, ulterior fiind completate și cu aparate de radiorecepție.

La încheierea primului razboi mondial avioanele franceze aveau în dotare posturi transmițătoare cu scântei care erau alimentate de alternatoare. La sol recepÈ›ia era realizată cu detectoare È™i amplificatoare cu tuburi cu vid (lămpi).

Avioanele de însoÈ›ire a infanteriei erau dotate È™i cu receptor având detector È™i amplificator cu tuburi cu vid (lămpi). Transmiterea informaÈ›iilor către avion era realizată de către infanterie, de la distanță mică.

Legăturile la distanță mare cu artileria erau realizate în ambele sensuri cu posturi cu unde întreÈ›inute de tip E₁₀ instalate atât pe avion cât È™i la sol.

Cele două armături care în aparatura terestră alcătuiau condensatorul sistemului oscilant antenă-pământ, la avioane erau constituite dintr-un fir desfășurat pe aparatul de zbor, izolat electric față de acesta È™i masa constituită din partea metalică a avionului. Masa a fost denumită contragreutate.

4.2. Aparate ale armatei engleze

Armata engleză a fost dotată pe timpul primului război mondial cu patru tipuri de aparate, toate bazate pe unde întreÈ›inute: YA,YB,YC, iar pentru aviaÈ›ie AD.

Telefonia fără fir a fost mult perfecționată față de celelalte armate, fapt pentru care armata engleză deținea supremația acestui mod de comunicare.

Aparatura de tip YA îngloba partea de emisie È™i partea de recepÈ›ie È™i era utilizată pentru asigurarea legăturilor la nivel batalion, regiment È™i brigadă, putând fi transportată pe samare sau trăsuri.

Antena era constituită dintr-un fir orizontal care putea fi înălÈ›ată pe piloni de 2 m sau de 9 m. Bătaia depindea de modul de lucru È™i de înălÈ›imea la care era montată antena, fiind cuprinsă între 25 km - în telefonie cu antena de 2 m È™i 75 km - în telegrafie cu antena de 9 m.

Conform relatării domnului mr. ing. Alexandru I. Popescu în lucrarea ”Telegrafie È™i telefonie fără fir", publicată în anul 1922, cu un astfel de aparat au fost făcute experienÈ›e între Cotroceni È™i Otopeni, utilizându-se o antenă de 4,5 m, concluzionându-se că rezultatul a fost foarte bun în pofida absorbÈ›iilor provocate de mediul urban.

Aparatura de tip YB și YC erau asemănătoare din punct de vedere al construcției, singura diferență fiind aceeaa că tipul YC avea o bătaie mai mare.

Pentru transmitere gama lungimilor de undă era cuprinsă între L-(9L/100) È™i L+(9L/100), unde L era lungimea de undă dorită. Spre exemplu, dacă se urmărea ca lungimea de undă optimă să fie 800 m (f = 375 kHz), atunci gama lungimilor de undă ar fi fost 722 m... 872 m (f = 344 kHz…415,5 kHz). Asta ar fi însemnat posibilitatea transmiterii a 10 lungimi de undă, considerând diferenÈ›a de la o lungime la alta de 15 m... 20 m. Transpunând lungimile de undă în frecvenÅ£e ÅŸi calculând, rezultă un ecart între frecvenÅ£e situat în jurul valorii a de 7 kHz... 8 kHz. Această valoare reprezintă ceva mai mult decât dublul frecvenÅ£ei maxime a benzii vocale utilizată în transmisiunile militare analogice (3,4 kHz).

RecepÈ›ia utiliza două trasee de recepÈ›ie pe subgame diferite, cu posibilitatea de a fi comutate între ele sau cu posibilitatea de a lucra independent, caz în care intrarea celui de al doilea traseu de recepÈ›ie era completată cu o antenă cadru. Astfel, erau realizate condiÈ›iile unei comunicări duplex.

Bătaia posturilor YA,YB È™i YC în funcÈ›ie de antene este prezentată în tabelul 4.2.1.

În figura 4.2.1 este prezentat un post YB, la care se observă în partea stângă tubul de emisie, iar în partea dreaptă receptorul cu patru tuburi dintre care unul este detectorul, celelalte trei fiind amplificatoare. În figura 4.2.2. este prezentat un post YC la care se poate observa în stânga partea de emisie dotată cu două tuburi de emisie, iar în dreapta partea de recepÈ›ie, împreună cu părÈ›ile de alimentare ale ambelor semicomplete.

Aparatele de tip AD erau destinate asigurării legăturilor avion-pământ, avion-avion È™i avion-vapoare. Un aparat de tip AD ( figura 4.2.3.) conÈ›inea două tuburi de emisie pe partea de emisie (în dreapta), iar pe partea de recepÈ›ie (în stânga) conÈ›inea cinci tuburi distribuite astfel: trei pe partea de radiofrecvență, unul utilizat ca detector iar ultimul era utilizat în regim de amplificator de joasă frecvență.

Gama lungimilor de undă ale acestui aparat era cuprinsă între 450 m È™i 100 m (f = 666 kHz…3 MHz), iar bătaia era cuprinsă între 100 km ...160 km în telefonie, urcând până la 300 km în telegrafie.

4.3. Aparate ale armatei germane

Suferind din cauza blocadei survenite în timpul războiului, armata germană era slab dotată cu aparatură în domeniul comunicaÈ›iilor radio. Lămpile cu doi È™i trei electrozi È™i-au făcut apariÈ›ia în armata germană abia după 6 luni după ce primele aparate franceze garniseau frontul, iar pe partea de radiorecepÅ£ie antenele-cadru erau utilizate abia spre sfârÈ™itul războiului.

Baza comunicaÈ›iilor pe suport radio au constituit-o în armata germană aparatele de telegrafie fără fir cu câmpuri de scântei. Cea mai mare parte dintre acestea erau produse de casa Telefunken, astfel:

- Tipul AKS 58 - bătaie maximă 10 km;

- Tipul G. Fuk 16 - bătaie maximă 10 km, transportabil în 13 pachete;

- Tipul 16. Transportabil pe automobil; antenă în dublu con È™i contragreutate a 4 fire susÈ›inute de un pilon de 17 m - bătaie maximă 80 km;

- Tipul 17. Post de luptă; transportabil pe două trăsuri; antenă T sau umbrelă susținută de un pilon de 17 m - bătaie maximă 80 km;

- Tipul G. Fuk 17 È™i G. Fuk 18. Transportabil pe două trăsuri;antenă de 60 m susÈ›inută de 2 piloni înalÈ›i de 12 m; bătaie 130 km;

- Packsettel Station - posturi pe samare transportabile cu 8 cai; antenă T de 60 m; bătaie 130 km;

- Post cu alternator; transportabil pe două trăsuri; bătaie 250 km;

Spre sfârÈ™itul războiului armata germană È™i-a dotat regimentele cu posturi de tip ARS 68 È™i ARS 69 având o bătaie maximă de 12 km, iar batalioanele au fost dotate cu posturi de telegrafie prin pământ.

5. Concluzii

Telegrafia È™i telefonia fără fir au cunoscut un deosebit progres în timpul primului razboi mondial datorită cerinÈ›elor de front. Cele mai mari progrese au fost înregistrate de către armata franceză mulÈ›umită eforturilor generalului Ferié, care a coordonat eforturile mai multor savanÈ›i din domeniul undelor.

Au fost făcute primele cercetări pentru radiotelemecanică, transmiterea documentelor scrise È™i a fotografiilor. La sfârÈ™itul războiului aparatele pe baza câmpurilor de scântei încep să fie dezafectate È™i înlocuite cu aparatele pe baza undelor întreÈ›inute.

Începând cu perioada primului război mondial apare È™i se dezvoltă radiogoniometria.

Odată cu încheierea războiului, în armata engleză se intensifică perfecÈ›ionarea aparatelor de campanie mobile pe baza undelor întreÈ›inute.

În Germania, epoca de după război înseamnă o nouă viziune asupra radiocomunicaÈ›iilor militare, domeniu în care armata germană a avut de suferit ca dotare È™i nivel de performanÈ›e, în comparaÈ›ie cu armata franceză sau cea engleză. Din acest motiv perioada de după război înseamnă o perioadă de mari eforturi de experimente È™i cercetări în domeniul producÈ›iei aparaturii de comunicaÈ›ii fără fir.

Pentru România se simÈ›ea din plin necesitatea dotării trupelor de transmisiuni, punându-se accent pe dotarea de primă linie È™i pe mobilitatea posturilor.

După război au fost elaborate primele concepÈ›ii strategice de structurare a reÈ›elelor de telegrafie fără fir. Astfel au fost definite, conform nevoilor decurse din necesitățile de razboi, înfiinÈ›area È™i dotarea următoarelor reÈ›ele È™i subreÈ›ele ale armatei române:

5.1. Rețeaua din interiorul diviziei

a. SubreÈ›eaua de regiment - brigadă dotată cu aparate pe samare sau pe oameni cu lungimi de undă între 300 m È™i 400 m (f = 750 kHz…1000 kHz), cu bătăi de până la 15 km în telefonie È™i de până la 30 km în telegrafie.

b. SubreÈ›eaua brigadă - divizie dotată cu aparate cu lungimi de undă între 300 m È™i 400 m (f = 750 kHz…1000 kHz) È™i având bătăi de până la 25 km.

c. Subrețeaua artileriei divizionare cu aceeași dotare ca și subrețeaua regiment - brigadă.

d. Subrețeaua aviației divizionare dotată cu aparate specifice pentru aviație.

5.2. Rețeaua dintre divizii

ReÈ›eaua dintre divizii (notată în documentele epocii ''din înapoia diviziei") era destinată legăturilor de la o divizie la alta, sau de la divizie la grupuri de divizie sau corpuri de armată, fiind dotată cu aparate având bătăi de până la 60 km în telefonie, lungimi de undă cuprinse între 550 m È™i 650 m (f = 461,5 kHz…545,5 kHz), la emisie È™i între 400 m È™i 800 m (f = 375 kHz…750 kHz) la recepÈ›ie.

5.3. Rețeaua cartierelor de armată

ReÈ›eaua cartierelor de armată era destinată legăturilor dintre grupuri de divizie, grupuri de divizie È™i cartiere de armată, sau dintre cartiere de armată fiind dotată cu aparate având bătăi de până la 100 km în telefonie, lungimi de undă cuprinse între 600 m È™i 800 m (f = 375 kHz…500 kHz) la emisie È™i între 500 m È™i 1000 m (f = 300 kHz…600 kHz) la recepÈ›ie.

5.4. Rețeaua Marelui Cartier General

ReÈ›eaua Marelui Cartier General necesita posturi cu bătie mare destinate legăturilor cu cartierele de armată utilizatând lungimi de undă de peste 1000 m (f = 300 kHz).

5.5. Rețeaua grupurilor aeronautice - dotată cu aparatură specifică.

5.6. ReÈ›eaua radiogoniometrică - dotată cu aparatură de recepÈ›ie cu antene cadru, pentru a acoperi întregul necesar de front necesita structurarea pe două subreÈ›ele:

a. radiogoniometrele de linia I dispuse la circa 30 km între ele È™i având lungimi de undă cuprinse între 300 m È™i 2000 m (f = 150 kHz…1000 kHz);

b. radiogoniometrele de linia II dispuse pe linia cartierelor grupelor de divizii È™i având lungimi de undă cuprinse între 1500 m È™i 6000 m (f = 50 kHz… 200 kHz).

5.7. Rețeaua cavaleriei de cercetare - dotată cu aparatură instalată pe trăsuri sau automobile compatibile cu cele din rețeaua divizie - grup de divizie.

5.8. Rețeaua carelor de luptă (blindatelor - n.a.) - dotată cu posturi mici (regiment - brigadă).

Cu excepÈ›ia radiogoniometriei, toate posturile trebuiau să fie cu emisie È™i recepÈ›ie. Schema legăturilor într-o divizie a armatei române este prezentată în figura 5.1.1.

Tv Online  Tv Online  Tv Online  Tv Online

Bibliografie:

1. Paul Berché - Pratique et théorie de la T.S.F., 1930 - Publications et éditions françaises de T.S.F. et Radiovision, Rue Réaumur, 53 ;

2. Maior inginer Alexandru I. Popescu - ”Telegrafie È™i telefonie fără fir - Radiogoniometrie", 1922 ,Tipografia Ion C. Văcărescu;

3. Căpitanul I. Stoenescu din Geniu – NoÅ£iuni de telegrafie fără fir – Descrierea staÅ£iunilor de telegrafie fără fir în serviciul armatei, Editura Socec&Co., 1914;

4. John Fuhring - "The devices and elements that began our modern electronics age" - http://www.geojohn.org/Radios/MyRadios/Coherer/Coherer.html

5. Documentare Wikipedia.