Рации — как они работают?

Вы меня слышите, прием? Да, я вас слышу, прием. Если вы никогда не имели удовольствия общаться по рации, вы не знаете, сколько
удовольствия вы упускаете! До того, как мобильные телефоны стали популярными в
1980-х и 1990-х годах, рации были самым эффективным способом обмена
информацией на короткие и средние расстояния — и они до сих пор
широко используются сотрудниками полиции, военными и
организаторами общественных мероприятий. Что это такое и как они работают?
Давайте рассмотрим их подробнее!

Фото: Тестирование, тестирование, 1-2-3. Этот военно-морской техник проверяет связь между парой раций. Фото Рэймонда Д. Диаса III предоставлено
ВМС США и
Wikimedia Commons.

Что такое рация?

Фото: Это типичное одностороннее радио: оно принимает такие вещи, как
музыкальные трансляции с радиостанций, но не может передавать. Рация может отправлять и получать,
поэтому ее называют двухсторонней радиостанцией.

Рации — это ручные, портативные радиостанции: они общаются
по беспроводной связи (используя радиоволны) на одной общей
частоте. Каждое устройство с питанием от батареек содержит
передатчик/приемник и антенну (для отправки и приема радиоволн),
громкоговоритель, который часто служит микрофоном,
когда вы говорите в него, и кнопку, которую вы «нажимаете, чтобы говорить»
(PTT). Громкоговоритель/микрофон работает во многом так же, как и
интерком: поскольку динамик и микрофон содержат по сути
одни и те же компоненты (катушку провода, магнит и бумажный или пластиковый конус для улавливания или
генерации звуков), вы можете использовать одно устройство для выполнения обеих задач,
по сути, переключая электрическую цепь, к которой оно
подключено, и изменяя полярность тока. Более сложные рации (например, модель Motorola, показанная на наших фотографиях) содержат отдельные громкоговорители и микрофоны.

Скриншоты: Рации вошли в 21 век благодаря приложениям,
которые имитируют старую двухстороннюю радиосвязь с использованием нового стиля VOIP.
Вот два примера. 1) Walkie Talkie Standard от Indigo Penguin. Он превращает ваш смартфон (или iPod Touch) в рацию, которая может общаться с другими людьми поблизости. 2) Online Walkie Talkie Pro от NAVA apps для Android. Вы найдете множество похожих приложений, если выполните поиск по запросу «рация» в iTunes Store или Google Play (для Android).

Как пользоваться рацией?

Группа людей, которые используют рации, чтобы разговаривать друг с другом,
должна настроиться на один и тот же диапазон частот, который называется каналом.
Все их радиоприемники «принимают»,
поэтому их микрофоны/громкоговорители работают как громкоговорители и,
вероятно, шипят статическими помехами, немного похожими на обычное радио
, которое не настроено на какую-либо конкретную станцию.
Когда кто-то хочет поговорить с другими, он
удерживает кнопку «нажми и говори» на своей трубке. Их радио замолкает,
поскольку громкоговоритель переключается на микрофон. Когда они говорят в
него, их слова преобразуются в радиоволны и передаются по
заранее подготовленному каналу (обычно на сверхвысокой частоте, UHF, 462–467 МГц в Соединенных Штатах, известной как Family Radio Service (FRS) и 446 МГц в Европе). Поскольку радиоволны являются частью электромагнитного спектра, они распространяются со скоростью света (300 000 км/сек или 186 000 миль/сек), поэтому волны почти мгновенно улавливаются другими трубками. Радиоволны
преобразуются обратно в флуктуирующие электрические токи, и
громкоговорители используют их для воспроизведения звука голоса говорящего. Когда говорящий
заканчивает, он или она говорит «прием» (имея в виду, что моя часть речи
окончена) и отпускает кнопку «нажми и говори». Теперь радио
возвращается в режим прослушивания, и кто-то другой может говорить.

В отличие от обычного радио, которое принимает только транслируемые голоса или
музыку с радиостанции, рация является двухсторонней радиостанцией:
вы можете и говорить, и слушать (отправлять и получать). Главным недостатком является то, что
для обоих вещей используется один и тот же частотный канал,
поэтому одновременно может говорить только один человек. Когда
устройства связи работают таким образом, они описываются как полудуплексные (один канал позволяет
общаться только в одном направлении в любой момент времени), в отличие от полнодуплексных (где вы
можете говорить и слушать одновременно, как по телефону).

Фото: Военные рации намного прочнее и надежнее
тех, что мы используем в гражданской жизни.
Фото Джасмонет Джексон предоставлено ВВС США и
DVIDS.

Преимущества и недостатки раций

Плюсы

Рации надежны, просты в использовании и просты (имеют
относительно немного деталей и функций), поэтому они отлично подходят для использования
на открытом воздухе и отлично подходят для детей (или для детей, которым нужно оставаться на связи с родителями, например, во время
отпуска). Они особенно удобны в местах, где покрытие сотовой связи плохое
или отсутствует (например, в случае стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций).
Они также очень забавны: дети любят делать «туда» и
«туда и обратно». Они очень удобны в ситуациях, когда
нужно слушать много людей, а говорить нужно только одному (например
, если вы даете указания работникам на кемпинге).
Они чрезвычайно удобны, весят всего 100–200 г (3,5–7 унций); работают
на приличном расстоянии (обычно 5–10 кв. км или 2–4 кв. мили); и имеют длительное время работы от батареи ( обычно
20 часов на 3–4 перезаряжаемых или щелочных батареях).
Обычно рации имеют
несколько каналов (FRS может использовать до 22), поэтому вы можете легко переключиться на другую
частоту, если поблизости есть и другие люди, использующие рации. Некоторые
рации также можно использовать в качестве интеркомов для радионянь.

Минусы

Большинство недорогих раций являются аналоговыми устройствами, поэтому они
подвержены помехам и их относительно легко подслушать (более
дорогие цифровые устройства обходят помехи, но, как правило, только
военные рации используют шифрование
для преодоления подслушивания). Рации не предназначены для связи на больших расстояниях (для чего вам понадобится что-то вроде CB-радио или сотового телефона).
Одним из недостатков частот FRS является то, что они используются совместно с GMRS (General Mobile
Radio Service), более формализованной службой двусторонней радиосвязи, которая использует более мощные передатчики, поэтому можно уловить помехи от передач других людей.

Кто изобрел рацию?

Рации (первоначально называвшиеся двухсторонними радиостанциями или «комплектами радиосвязи») были изобретены в 1937 году канадцем Дональдом Хингсом (1907–2004) и примерно в то же время американским изобретателем (Ирвингом) Альфредом Гроссом (1918–2000).

Фото: Рекламное фото Управления военной информации 1942 года хвастается «новейшей и самой компактной двусторонней [рацией] радиостанцией, используемой армией. Устройство полностью укомплектовано, содержит батареи, механизм и антенну, которая убирается в корпус, когда не используется для этого инструмента».
Фото Говарда Либермана предоставлено Управлением военной информации и
Отделом эстампов и фотографий Библиотеки Конгресса.

Оба мужчины увидели, как их изобретения развивались для военного использования. Во время Второй мировой войны корпорация Galvin Manufacturing Corporation (которая позже переименовала себя в Motorola) выпустила популярную ранцевую рацию под названием SCR-300, которых в конечном итоге было построено около 50 000.
Она была описана как «маломощный, портативный, частотно-модулированный радиоприемник и
передатчик, работающий от сухих батарей… предназначенный для двусторонней голосовой связи
на коротких дистанциях и предназначенный в первую очередь для использования боевыми частями, идущими пешком».
На практике «короткие дистанции» означали около 5 км (3 мили) с длинной антенной или «немного меньше»
с более короткой антенной. Только портативная, она весила здоровенные 17 кг (38 фунтов).
[1]

Фото: Громоздкая SCR-300 была далека от легких, современных карманных раций — и поставлялась с руководством пользователя на 193 страницах!
Фото из технического руководства: радиостанция TM 11-242 SCR-300-A, Военное министерство США, 1943 г., стр. 7.

Тем временем Хингс и Гросс продолжили разрабатывать множество других изобретений: Гроссу приписывают изобретение
пейджеров, которые были популярным способом оставаться на связи в пути до того, как
сотовые телефоны стали повсеместными, в то время как Хингс разработал многочисленные усовершенствования радио, радаров,
магнитных наземных приборов и оборудования для измерения загрязнения воздуха (в
Патентном и товарном бюро США зарегистрировано 39 его различных изобретений).

Художественное произведение: Иллюстрация из одного из патентов Гросса на рацию.
Хотя из этого нельзя понять, как она работает, можно увидеть несколько основных компонентов, включая
триодный усилитель (красный, в центре), три «дросселя» (частотные фильтры, оранжевые) и конденсатор (зеленый). Узнать больше о том, как она работает, можно в патенте США 2,698,380: Высокочастотный передатчик и приемник, автор Ирвинг А. Гросс. Художественное произведение предоставлено
Патентным и товарным знаком США.

Не хотите читать наши статьи? Попробуйте вместо этого послушать

Если вы предпочитаете слушать наши статьи, а не читать их, подпишитесь на наш новый подкаст
на Apple Podcasts,
Spotify,
Amazon,
Podchaser
или в вашем любимом приложении для подкастов или слушайте ниже:

Узнать больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны (Мобильные телефоны)
• История общения
• Пейджеры
• Радио
• Телефоны

Книги

• Hello World: A Life in Ham Radio Дэнни Грегори и Пол Саре. Princeton Architectural Press, 2003. До появления Интернета люди использовали радио для знакомства и общения с дружелюбными незнакомцами в других странах.
• «Волшебный ящик синьора Маркони» Гэвина Уэйтмана. Da Capo Press, 2003. Биография самого известного пионера радио.
• Техническое руководство: Радиостанция TM 11-242 SCR-300-A, Военное министерство США, 1943 г.: Оригинальная инструкция по эксплуатации классической двусторонней радиостанции военного времени SCR-300.

Статьи

• Зал славы бытовой электроники: Motorola T250 Talkabout Walkie-Talkies Брайана Санто. IEEE Spectrum. 14 ноября 2019 г. Как Motorola извлекла выгоду из внедрения сверхвысокочастотной семейной радиослужбы с помощью своих популярных раций T205. Включает довольно подробную историю раций в Соединенных Штатах.
• Смартфон? Вуаля! Двусторонняя радиосвязь Дэвида Поуга. The New York Times. 5 сентября 2012 г. Плюсы и минусы приложений для смартфонов в качестве раций.
• Велосипедная гарнитура, которая также может быть рацией, автор Рой Ферчготт. The New York Times. 22 июня 2012 г. Обзор простой гарнитуры-рации, которую велосипедисты могут использовать для общения с находящимися поблизости друзьями.
• Превращаем мобильные телефоны в рации: BBC News, 26 сентября 2003 г. Объявление о разработке услуг рации «push-to-talk» для мобильных телефонов, которые представляют собой нечто среднее между мгновенным обменом сообщениями (IM) на компьютере и традиционными сообщениями по рации.
• С появлением семейных радиостанций рации становятся совершеннолетними. Автор: Рой Ферчготт. The New York Times. 6 апреля 2000 г. Эта старая статья из Times по-прежнему является достойным обзором преимуществ двусторонних раций перед сотовыми телефонами для связи на близком расстоянии.
• Рации берут будущее в свои руки Рональда Э. Йейтса. Chicago Tribune. 1 ноября 1993 г. Взгляд на раннюю историю раций, включая военную SCR-300.

Патенты

• Патент США 2,698,380: Высокочастотный передатчик и приемник Ирвинга А. Гросса, выданный 28 декабря 1954 года. Это оригинальный патент Альфреда Гросса на рацию, в котором он описывает свою цель — создать небольшой, легкий, очень портативный радиопередатчик и приемник, который был бы достаточно прочным, чтобы выдерживать «удары и злоупотребления, которым он подвергается при гражданском или военном использовании». Другой целью было создание того, что он называл «стабильным» радио, которое могло бы очень надежно удерживать свою частоту, — и этот патент описывает электронную схему, разработанную именно для этого.
• Патент США 2,760,056: Устройство для настройки радиоприемника Ирвинга А. Гросса, выданный 21 августа 1956 года. В этом патенте, поданном примерно в то же время, описывается механизм настройки внутри рации Гросса.

Рекомендации

1. ↑ Мои технические данные и
   цитаты взяты из Technical Manual: TM 11-242 Radio Set SCR-300-A, US War Department, 1943, pp.6–13.
   Цифра 50 000 указана в The Consumer Electronics Hall of Fame: Motorola T250 Talkabout Walkie-Talkies Брайана Санто. IEEE Spectrum. 14 ноября
   2019 г.