Las ondas de radio ultralargas son un mundo entero lleno de muchas se帽ales: esferas y silbatos generados por rayos, quiz谩s a miles de kil贸metros del lugar receptor, los habituales "puntos" y "guiones" del c贸digo morse, se帽ales de tiempo precisas y transmisi贸n de datos digitales:
Ondas ultra largas (UHF) (el t茅rmino "ondas ultra largas" (UHF) se usaba anteriormente) - se帽ales con una frecuencia de menos de 30 kHz (seg煤n la clasificaci贸n rusa). En el extranjero, las abreviaturas
VLF (
frecuencias muy bajas ) y
ELF (
frecuencia extremadamente baja ) se utilizan a menudo para este rango, y en diferentes fuentes las bandas de frecuencia espec铆ficas para estos rangos difieren.
Un poco de historiaEl primer transmisor ADD potente se puso en funcionamiento en Alemania en 1943, y los "usuarios" fueron imprudentes (era poco probable que en esa guerra hubiera otro tipo de tropas con un nivel de porcentaje tan bajo de p茅rdidas) de la flota de submarinos Kriegsmarine. As铆 es como se ve铆a la antena de techo UD
-Boot LED :
El umbral para ingresar a este mundo es muy bajo: se requiere una antena, un amplificador y una computadora port谩til con el software adecuado. A continuaci贸n, hablar茅 sobre mi equipo sencillo para la admisi贸n a ADD.
AntenaPara recibir se帽ales en el rango de unidades, decenas de kilohercios, utilizo una antena de cuadro en forma de un cuadrado con una longitud lateral de 26 cm, enrollada con 50 vueltas de alambre de cobre esmaltado con un radio de 0.1 mm con una resistencia 贸hmica del devanado de 45 ohmios):
El patr贸n de radiaci贸n de la antena de bucle en el plano horizontal (cuando el plano de los giros es vertical) tiene la forma de una "figura ocho":
Si el plano de la trama es paralelo a la direcci贸n de la estaci贸n de radio (la trama "est谩 de lado"), entonces el nivel de la se帽al recibida por la antena de la trama es m谩ximo. Si el plano de la trama es perpendicular a la direcci贸n de la estaci贸n de radio, entonces el nivel de la se帽al recibida es m铆nimo. Esto hace posible aplicar el m茅todo de amplitud con la b煤squeda de direcci贸n al m铆nimo (m谩s preciso que el m谩ximo) para determinar la direcci贸n al transmisor. El m铆nimo de la se帽al recibida tiene lugar en una direcci贸n perpendicular al plano de los giros de la trama. Durante la b煤squeda de direcci贸n, la antena gira a la posici贸n de recepci贸n cero.
AmplificadorPara amplificar la se帽al de la antena, uso un amplificador de dos etapas (un circuito con un emisor com煤n) en transistores bipolares. Aqu铆 hay un modelo de este amplificador en
LTspice :
No publicar茅 la foto del amplificador, para no causar sufrimiento moral a nadie (fue recopilada por mi m茅todo favorito de pegar partes en cart贸n :-)).
La antena est谩 conectada a la entrada del amplificador con un cable coaxial para reducir la interferencia.
Laptop / netbookLa salida del amplificador est谩 conectada a la entrada de audio (micr贸fono o l铆nea) de una computadora port谩til o netbook. Utilizo un modo con una frecuencia de muestreo de 96 kHz con una resoluci贸n de 16 bits para digitalizar la se帽al de entrada.
SoftwarePara monitorear el aire en tiempo real, utilizo el
programa Spectrum Lab (la descarga puede estar
aqu铆 ) versi贸n V2.90 b14 de la radio de jam贸n alemana
Wolfgang B眉scher con el indicativo
DL4YHF :
En la configuraci贸n inicial, configur茅 la frecuencia de muestreo a 96 kHz:
y expandi贸 la ventana de frecuencia mostrada a todo el rango de 0 a 48 = 96/2 kHz:
El tama帽o de la ventana de transformaci贸n r谩pida de Fourier juega un papel importante en el ajuste:
El ancho de la ventana afecta la resoluci贸n de frecuencia y tiempo de la se帽al: al aumentar el ancho de la ventana, la resoluci贸n de frecuencia aumenta, pero la resoluci贸n de tiempo disminuye y el costo computacional de realizar una transformaci贸n r谩pida de Fourier aumenta.
La siguiente figura muestra los espectrogramas de la se帽al con un ancho de ventana de 1024 y 8192 recuentos:
Como puede ver, con un ancho de ventana de 1024 cuentas, los l铆mites del pulso se distinguen claramente, pero la frecuencia del pulso es borrosa. Con un ancho de ventana de 8192 recuentos, la frecuencia central y las dos frecuencias extremas (superior e inferior) se rastrean claramente, pero los l铆mites de pulso son completamente indistinguibles.
Tambi茅n incursion茅 en MATLAB, tratando de crear un analizador para se帽ales d茅biles:
(GitHub -
https://github.com/Dreamy16101976/VLF_MATLAB ).
Ejemplos de se帽ales que recib铆Frecuencia 25 kHz (estaci贸n de radio de se帽al de llamada RJH69)Se帽al de llamada:
Se帽ales de tiempo:
1 - 1/10 seg., 2 - 1 seg., 3 - 10 seg., 4 - 60 seg.
Frecuencia 18.1 kHz (estaci贸n de radio de se帽al de llamada RDL)Tipos de se帽al:
1 - Transportista no modulado
2 - Se帽al de sincronizaci贸n (duraci贸n del per铆odo de aproximadamente 60 ms)
3 - Se帽al de sincronizaci贸n (duraci贸n del per铆odo de aproximadamente 40 ms)
4 - Datos digitales
5 - C贸digo Morse (la duraci贸n de un elemento es 1/15 s, es decir, la velocidad de transmisi贸n es 18 ppm)
El distintivo de llamada y el comienzo del radiograma:
InterferenciaPara la recepci贸n ADD,
es muy recomendable utilizar la bater铆a de la computadora port谩til para reducir la interferencia:
1 - computadora port谩til con bater铆a
2: alimentaci贸n del port谩til desde la bater铆a, pero la fuente de alimentaci贸n est谩 enchufada;
3 - alimentaci贸n del port谩til desde la red
La interferencia del funcionamiento del balasto electr贸nico de las l谩mparas fluorescentes compactas a una frecuencia de aproximadamente 40 kHz es muy notable:
Tales asuntos :-) Naturalmente, he cubierto solo una peque帽a parte del mundo ADD.
UPD Se agreg贸 una ilustraci贸n de video al art铆culo:
https://youtu.be/cN-cLu3QIJk