Come funzionano i walkie-talkie

La tecnologia dei telefoni cellulari avanza a un ritmo sbalorditivo. Ma i telefoni cellulari sono ancora delle radio davvero stravaganti e hanno un tallone d'Achille: sono completamente indifesi senza una rete di ripetitori cellulari nelle vicinanze. Walkie-talkie, però? Queste radio della vecchia scuola rendono possibili comunicazioni wireless a corto raggio nei luoghi in cui i telefoni cellulari vanno a morire.

I walkie-talkie sono radio portatili wireless abbastanza piccole da poter essere portate ovunque. Assomigliano molto ai telefoni cordless, con un corpo che include un microfono e un altoparlante, oltre a un'antenna. A differenza di un telefono, tuttavia, l'altoparlante e il microfono di un walkie-talkie sono posizionati uno accanto all'altro e l'altoparlante è molto più forte, in modo che chiunque sia a portata d'orecchio possa seguire la conversazione.

I walkie-talkie sono ricetrasmettitori alimentati a batteria , il che significa che possono inviare e ricevere messaggi radio. Hanno un canale semiduplex , che indica che solo un walkie-talkie su un canale può trasmettere un segnale alla volta, sebbene molte radio possano ricevere lo stesso segnale. In altre parole, a differenza del tuo telefono, in cui entrambe le parti possono interrompere o aggiungere alla conversazione un flusso incessante di suoni, i walkie-talkie utilizzano un sistema push-to-talk (PTT): devi premere un pulsante per per parlare, e devi rilasciare quel pulsante per sentire il suono proveniente da altre unità.

Poiché non è necessario comporre un numero ogni volta che si desidera trasmettere, i walkie-talkie sono veloci e facili da usare. E soprattutto, non si basano su segnali schizzinosi dei telefoni cellulari . I telefoni si trasmettono direttamente l'uno all'altro, quindi funzionano ancora quando le reti cellulari si guastano durante disastri naturali o interruzioni di corrente. Sono progettati principalmente per comunicazioni a corto raggio, in cui gruppi di persone si trovano a poche miglia l'uno dall'altro.

Le aziende utilizzano walkie-talkie in modo che i dipendenti possano chattare in modo efficiente dentro e intorno alle loro strutture interne ed esterne. Gli amanti della natura selvaggia portano walkie-talkie in modo che possano tenersi in contatto durante le escursioni o le battute di caccia dove l'età della copertura del cellulare è inesistente. Anche i baby monitor utilizzano la tecnologia walkie-talkie unidirezionale, in modo da sapere se Junior sta dormendo pacificamente o sta tentando di scappare.

Continua a leggere e vedrai come si sono sviluppati e perché sono dispositivi di comunicazione così vitali.

1. Il funzionamento interiore di un walkie
2. Guerra mondiale senza fili
3. Qual è la frequenza, Kenneth?
4. Radio del mondo reale
5. A spasso per il talkie

Tutti i walkie-talkie presentano gli stessi componenti di base. Questi includono un altoparlante, un microfono, una batteria , un'antenna, alcuni circuiti e, ovviamente, l'iconico pulsante PTT. Queste parti lavorano in tandem per creare utili segnali radio.

Diciamo che stai facendo rafting con un gruppo di amici su un fiume remoto, in una zona dove non c'è copertura cellulare. Premi il pulsante PTT sulla radio per chattare con i membri del gruppo. Mentre parli, il walkie-talkie converte la tua voce in segnali radio. Questi segnali fanno parte dello spettro elettromagnetico, quindi viaggiano alla velocità della luce (186.000 miglia, o 299.338 chilometri al secondo) verso tutte le altre radio che si trovano nel raggio d'azione e sullo stesso canale.

Se non sei al passo con le nozioni di base sulla tecnologia radio, assicurati di leggere Come funziona la radio . Ma in breve, le radio trasmettono e ricevono segnali su una qualsiasi delle milioni di frequenze possibili, che sono indicate da unità di Hertz (cicli al secondo). Queste unità sono il più delle volte kilohertz (KHz) e megahertz (MHz). I moderni walkie-talkie digitali possono funzionare su dozzine di possibili canali (o bande di frequenza ), quindi per comunicare con i tuoi amici, dovrai assicurarti di utilizzare tutti lo stesso canale prima di raggiungere il fiume.

Tutti i walkie-talkie sono costruiti per funzionare su frequenze radio specifiche. Negli Stati Uniti, le frequenze primarie designate per l'uso pubblico generale sono denominate Family Radio Service ( FRS ) e General Mobile Radio Service ( GMRS ). Le radio FRS o GMRS funzionano a frequenze nella gamma di 460 MHz. Il governo riserva anche frequenze per uso aziendale, denominate Business Band , che comprendono frequenze comprese tra 450 e 470 MHz.

Le frequenze sono limitate, soprattutto a livello pubblico, quindi le vie aeree sono spesso bloccate da troppi segnali contemporaneamente, il che può causare interferenze . Come leggerai presto, molti walkie-talkie sono dotati di funzioni progettate per filtrare i segnali indesiderati provenienti da altre persone. Tuttavia, i segnali radio spesso rimbalzano in modo strano a causa del tempo o di altre anomalie elettromagnetiche, motivo per cui a volte raccolgono altri segnali inavvertitamente, come nel caso del baby monitor del West Virginia che ha vomitato un linguaggio volgare dai camionisti che parlavano sulle loro radio CB [ fonte: Notizie NBC ].

Imparerai di più su come filtrare i segnali in seguito. Per ora, facciamo un passo indietro all'avvento dei walkie-talkie e al modo in cui sono diventati così popolari per cominciare.

Come con tante tecnologie emergenti, è stata la guerra che ha contribuito a spingere i walkie-talkie dal prototipo all'adozione di massa in breve tempo. Durante la seconda guerra mondiale, gli Stati Uniti e le forze alleate furono le prime a utilizzare queste nuove radio in modo diffuso.

C'erano diversi gruppi che lavoravano su questo tipo di radio alla fine degli anni '30, quindi è impossibile attribuire l'esatta genesi del walkie-talkie a una persona o azienda. L'ingegnere radiofonico Al Gross e l'inventore canadese Donald Hings erano in prima linea in questa ondata tecnologica, così come i gruppi di ricerca della Gavin Manufacturing Company, che ora è meglio conosciuta come Motorola.

Poco prima del 1940, Motorola produsse un ricetrasmettitore AM portatile che divenne noto come "handie talkie" . Questo era un sistema basato su AM (su frequenze da 3 a 6 MHz). Funzionava, ma tendeva a degradare la qualità del segnale, il che significa che l'elettricità statica e le interferenze spesso rendevano frustrante la comunicazione.

Il primo design a colpire il campo di battaglia in massa e il primo a ottenere l'etichetta di walkie-talkie, è stato il Motorola SCR-300. L'SCR-300 era anche un dispositivo basato su FM (da 40 a 48 MHz) e molto più resistente alle interferenze rispetto all'AM. Aveva anche una portata migliore, da circa 3 a 5 miglia (da 4,8 a 8 chilometri).

I segnali radio basati su FM offrivano il vantaggio dello squelch , il che significava semplicemente che l' altoparlante restava muto fino all'arrivo di un segnale in arrivo. Prima delle capacità di squelch, gli operatori radio che monitoravano i segnali AM dovevano sopportare lunghi periodi di elettricità statica che intorpidivano la mente e le orecchie quando nessuno trasmetteva sul canale che stavano monitorando.

L'SCR-300 non era esattamente conveniente come un normale smartphone tascabile . Richiedeva uno zaino che ospitasse la batteria, l'elettronica e un'antenna da 33 pollici (84 centimetri), per un totale di oltre 30 libbre (13,6 chilogrammi). Prova a schivare proiettili e bombe naziste con quel carico sulla schiena.

Nonostante il suo peso, l'unità era robusta e affidabile nelle zone di guerra e decine di migliaia di esse furono schierate nelle truppe sia nel teatro del Pacifico che in quello europeo. Il risultato finale sono state forze in grado di comunicare e coordinare le loro attività in modo molto più efficace che mai.

Dopo la seconda guerra mondiale, la tecnologia walkie-talkie ha raggiunto il mainstream. Le versioni militari sono diventate più piccole, più leggere e più potenti. Gli amanti dei radioamatori hanno adottato in massa i walkie-talkie. Sono apparse anche versioni di livello consumer, con cartellini dei prezzi accessibili che le rendevano perfette per le comunicazioni di base in casa, sul campo e persino come giocattoli.

Indipendentemente dallo scopo per cui li usi, i walkie-talkie funzionano più o meno allo stesso modo. Continua a leggere per vedere come queste meraviglie parlanti wireless evocano la loro magia.

Tutti i walkie-talkie sono progettati per funzionare su frequenze specifiche che il governo (negli Stati Uniti, la Federal Communications Commission o FCC) riserva per diversi tipi di trasmissioni. La polizia e i vigili del fuoco, ad esempio, hanno le proprie frequenze in modo che i segnali commerciali e pubblici non interferiscano con le comunicazioni di emergenza. Quindi puoi andare avanti e mettere giù quella manichetta antincendio e il badge che hai fatto con la carta stagnola: le autorità non vogliono che tu scherzi sui loro canali.

Come già sapete, le frequenze FRS e GMRS sono realizzate per le trasmissioni pubbliche. I canali FRS e GMRS si sovrappongono ad alcune frequenze, ma le radio effettive che accedono a questi canali presentano alcune differenze distintive.

I telefoni FRS sono dotati di antenne fisse e sono limitati a 0,5 watt, il che li rende dispositivi a bassissima potenza che spesso funzionano solo a una distanza di poche centinaia di piedi, quindi è improbabile che la tua radio interferisca mai con quella di un vicino a pochi isolati di distanza. Questi tipi di walkie-talkie sono solo dispositivi per uso personale e chiunque può trasmettere su bande FRS per qualsiasi motivo.

I dispositivi GMRS possono essere molto più potenti, fino a 5 watt, o all'incirca lo stesso consumo energetico di uno smartphone che utilizza tutte le sue funzionalità principali. Inoltre, i sistemi GMRS possono essere utilizzati con i ripetitori , che sono dispositivi che aumentano la portata del segnale radio. In entrambi i casi, i dispositivi GMRS offrono sempre una portata migliore rispetto ai telefoni solo FRS.

Tieni presente che sono disponibili molte radio ibride FRS/GMRS. Questi walkie-talkie ti consentono di trasmettere su entrambi i gruppi di canali. Tuttavia, quando si trasmette su FRS, la potenza del telefono scende automaticamente a 0,5 watt.

C'è un'altra differenza fondamentale tra GMRS e FRS. Sebbene chiunque possa utilizzare i canali FRS, solo gli operatori radio con licenza possono utilizzare le frequenze GMRS.

Questo perché queste radio sono più potenti e hanno maggiori probabilità di causare interferenze tra loro.

La licenza è semplicemente un modo per ridurre la congestione sui canali GMRS. Tuttavia, molte persone usano le radio GMRS e ignorano i requisiti di licenza perché la FCC generalmente non applica queste normative.

FRS e GMRS sono standard di comunicazione nordamericani. In Europa, i walkie-talkie utilizzano principalmente PMR446 o frequenze intorno a 440 MHz. Non è possibile utilizzare una radio PM446 per lavorare su FRS o GMRS o viceversa. Sarebbe illegale anche solo provarci. Quindi, quando viaggi all'estero, non fa male verificare che le tue radio funzionino su una frequenza legale. In circostanze estreme, la trasmissione illegale sui canali sbagliati può comportare multe o addirittura la reclusione.

Con tutto questo parlare di frequenze e potenza, potresti chiederti della gamma reale di walkie-talkie. I walkie-talkie di livello commerciale hanno abbastanza grinta da offrire loro un'autonomia di diverse miglia in condizioni ideali. Ma come per così tante specifiche di prodotto, i produttori spesso esagerano selvaggiamente la portata dei loro walkie-talkie, a volte affermando che funzioneranno a più di 20 miglia (32 chilometri).

Ma nelle aree in cui ci sono edifici, colline, alberi o qualsiasi tipo di ostruzione, aspettati che il raggio di lavoro diminuisca in fretta. In aree molto congestionate, anche le radio di buona qualità possono massimizzare la loro portata di diverse centinaia di piedi.

Una volta che sei nel raggio di un altro telefono, c'è ancora la questione di condurre una conversazione adeguata con il walkie-talkie. Poiché solo una persona alla volta può parlare, ogni operatore di walkie-talkie deve conoscere le regole. Ad esempio, dire "finito" indica che hai finito di parlare e che stai aspettando una risposta. In alternativa, dicendo "over and out", stai dicendo agli ascoltatori che hai finito con la tua trasmissione e che la conversazione è finita. Queste cosiddette procedure vocali sono necessarie per impedire alle persone di parlare tra loro durante la trasmissione.

Man mano che le funzionalità del walkie-talkie diventano più avanzate, alcune di queste acrobazie linguistiche stanno diventando meno necessarie. Ad esempio, alcune radio inviano un segnale acustico quando si rilascia il pulsante PTT, sostituendo in effetti "over" con un tono automatico.

Il lessico radiofonico può essere una lingua strana per i principianti della radio. Ma cosa c'è di ancora più strano? Il suono della voce di uno sconosciuto sul tuo telefono.

Se la radio di un'altra persona è nel raggio di portata della tua e capita che sia impostata sullo stesso canale, c'è la possibilità che tu ascolti quello che sta dicendo e viceversa. Per evitare ciò, il tuo gruppo può selezionare un canale diverso, oppure puoi investire in walkie-talkie con codifica CTCSS (sistema di squelch codificato a tono continuo) o DCS (squelch a codifica digitale).

Questa codifica non è affatto una crittografia : quel tipo di funzionalità si trova solo nelle radio di livello militare. Invece, la codifica è solo un tipo di filtro. In altre parole, l'altoparlante della tua radio si attiverà solo quando riceve una trasmissione da un'altra radio che precede il suo messaggio con una specifica combinazione di toni. Le radio del tuo gruppo, ovviamente, devono utilizzare tutte lo stesso codice di privacy per poter lavorare tra loro.

Anche con i codici sulla privacy in atto, le conversazioni walkie-talkie sono tutt'altro che sicure. Pensa a queste trasmissioni come telefonate accessibili al pubblico. Spruzzare strani sproloqui o dettagli privati ​​via etere viola l'etichetta radiofonica di base e potrebbe attirare un'attenzione davvero indesiderata da parte di utenti irritati.

Poiché gli smartphone sofisticati continuano a proliferare, è facile capire perché alcune persone considererebbero i walkie-talkie come tecnologie obsolete. Ciò è particolarmente vero se si considera che molte app per smartphone ora simulano funzionalità PTT walkie-talkie.

Ma anche con dette app, i telefoni cellulari non assomigliano affatto ai walkie-talkie. I telefoni cellulari dipenderanno sempre dalle torri cellulari e, anche con queste app, non forniscono la comunicazione istantanea di un walkie-talkie. Per gli amanti della vita all'aria aperta o per chiunque si allontani dalla portata delle reti di telefonia cellulare, non c'è sostituto per queste radio portatili.

Inoltre, i produttori di walkie-talkie migliorano costantemente i loro prodotti e li collegano persino alla popolarità degli smartphone. Cobra Electronics, ad esempio, realizza un telefono abilitato Bluetooth che funziona tramite il telefono cellulare per effettuare e ricevere chiamate. Quindi, mentre stai precipitando nelle rapide, il tuo telefono può rimanere al sicuro mentre chiami il walkie-talkie.

Cobra equipaggia anche alcuni modelli con un pulsante di riavvolgimento. Quindi, se perdi parte di una trasmissione, puoi premere il pulsante per ascoltare fino a 20 secondi di audio, il che significa che non dovrai chiedere al mittente di ripetere il messaggio.

Potenza e sensibilità continuano ad aumentare e i prezzi continuano a scendere. E se sei disposto a spendere di più? Otterrai telefoni più grandi con molti più controlli manuali e, altrettanto importante, batterie più grandi che durano più a lungo tra una ricarica e l'altra.

Sempre più walkie-talkie sono inoltre dotati di componenti rinforzati in modo da resistere agli abusi della vita all'aria aperta. Molti sono resistenti all'acqua e alcuni addirittura galleggiano. E molti modelli ora sono dotati di attivazione vocale (VOX) in modo da non dover nemmeno premere un pulsante per iniziare a parlare.

Tutti questi progressi parlano della continua rilevanza e utilità dei walkie-talkie. Per una tecnologia radio vecchia di decenni, questa è una seria longevità, soprattutto di fronte a così tanti nuovi dispositivi di comunicazione. Per ora, i walkie-talkie ei loro fratelli radiofonici sono qui per restare. Oltre... e fuori.

Nota dell'autore: come funzionano i walkie-talkie

Quando ero bambino avevo un paio di walkie-talkie di Spider-man. Correvamo per il cortile con loro, fingendo di coordinare epiche battaglie che si svolgevano proprio lì, tra i denti di leone. Di solito, però, quei giochi finivano all'improvviso perché non potevamo sentirci parlare a causa dell'onnipresente statico. Al giorno d'oggi, i walkie-talkie sono molto più sensibili e potenti che con un paio di buona qualità (e, naturalmente, la corretta licenza GMRS) sarai in grado di eseguire manovre tattiche a miglia di distanza. Semplicemente non avranno il fantastico logo di Spider-man su di loro.

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