Receptor VLF

[VAX]

Acum 7 ore, puriu a spus:

...S-o fi facut prea multa pentru export.

Pur si simplu s-au uscat din cauza poluarii. Alta explicatie nu vad.

[puriu]

Antena magnetica prinde componenta magnetica a campului, orizontala si pe directia catre emitator. Antena electrica pentru VLF este scurta, verticala si omnidirectioinala. Cum orice antena electrica pentru VLF este mult mai scurta decat lungimea de unda, forma si orientarea acesteia nu conteaza. Puterea oferita de o antena electrica de receptie creste cu inaltimea fata de masa si cu capacitatea proprie a electrodului.

Miniwhip-ul are electrodul de capacitate proprie foarte mica (sub 2 pF) si aceasta este suntata de impedanta de intrare (o rezisteta paralel cu o capacitate) redusa a primului tranzistor.

Am propus mai sus o antena activa simpla, repetor cu doi bipolari, cu banda de trecere limitata si destul de eficace. Intre timp am regandit-o si i-am marit mai mult impedanta de intrare a repetorului. Fac un desen pe curat si-l postez. 

 

[puriu]

Sa incepem cu schema completa:

                         

Este o antena activa cu banda de trecere limitata la banda VLF, intre 3kHz si 30 kHz. Circuitul este un repetor de tensiune cu doua etaje cu bootstrap integral, si rezistiv si capacitiv. Asta permite o impedanta de intrare totala de 10 megohmi la 10 kHz. Filtrul de limitare a benzii de trecere "consuma" doar o treime din potentialul electrodului. Rezistorul de 10M nu face parte din filtru, are rolul de a descarca sarcina statica a electrodului cand ploua sau ninge pe el. Daca electrodul este bine izolat galvanic, acest rezistor poate fi eliminat. Eclatorul este necesar oricum daca sunt descarcari electrice apropiate. Se realizeaza pe cablaj, ca la televizoarele vechi, sau se pune unul de meserie. Tranzistoarele BC549C au beta foarte mare si zgomot mic. Se pot incerca si altele. 

La iesire apare un fitru-dop LC acordat pe frecventa unui semnal foarte puternic, in cazul meu un emitator de 200 kW la 12 km.

Repertoarele de tensiune sunt liniare prin definitie, au reactie negativa totala. Placa de sunet nu poate amplifica perfect liniar, iar in prezenta unui semnal puternic pe alta frecventa poate produce intermodulatii si chiar detectii.

Cu noua varianta, acelasi electrod (cutia de bere) si in aceeasi amplasare, semnalul afisat este mai mare cu 5-6 dB fata de prima varianta. Este suficient pentru o placa de sunet. O amplificare suplimentara realizeaza cel mult acelasi raport semnal-zgomot.

Astazi, cu noua antena activa, banda VLF arata bine:

Este de remarcat semnalul splendid al postului norvegian JXN pe 16,40 kHz, cu putere mai mica si la distanta mai mare decat SAQ.

[puriu]

Rezistenta de 2M7 face parte din filtrul trece-banda dinaintea repetorului. Impreuna cu capacitatea de intrare a repetorului incepe sa reduca semnalul peste 30 kHz. Condensatorul minuscul de 5,6 pF impreuna cu rezistenta de intrare a repetorului incepe sa reduca semnalul sub 3 kHz. Rezistenta de 10M poate fi eliminata la o constructie provizorie pe care nu ploua si nu ninge cu sarcini electrice.

Din poza nu rezulta unde este masa antenei, dar din grafic se pare ca masa este slaba si intra prea multi paraziti locali. O masa foarte buna poate fi o bucata de tabla asezata orizontal la o oarecare distanta sub electrod. La mine, masa este blocul cu numeroase armaturi sudate intre ele. Ma leg la balustrada balconului si nu am probleme. Daca las sarma de masa in aer si ma bazez pe tresa cablului, primesc toti parazitii de retea, iar graficul arata ca cel de mai sus. Sunt inconjurat de retele electrice murdare, inclusiv de tramvai, dar nu am probleme decat cu fulgerele din judet si din judetele vecine.

Cine locuieste intr-un bloc dintr-un mare oras poate instala o antena electrica activa pe acoperisul cladirii. Daca este un bloc cu terasa orizontala, campul electric RF din mijloc este mai slab decat cel de la margini, maximul fiind la colturi. Daca sub antena este si o masa buna, iar cerul este liber cel putin 45 de grade de la verticala, este OK.

Pentru cei care au luat microbul VLF si sunt in faza de incubatie a bolii, este suficienta o antena activa decenta, o placa de sunet si un programel simplu. Pentru DX-uri, semnalul din cablul antenei active se poate introduce intr-un receptor adevarat, cel putin unul cu reactie. Ar fi interesant de aflat cu ce au receptionat SAQ amatorii din Alaska sau cei din Africa de Sud.

 

[puriu]

Un amanunt important de care uitasem: masa PC-ului trebuie sa fie si ea legata undeva la pamant. Al meu (Dell Optiplex 790) este legat la calorifer de ani de zile. Inainte, masa calculatorului avea aproape 100 V fata de pamant, intre masa si pamant trecea un curent alternativ de peste 0,5 mA. Se putea masura pe masa calculatorului si o frecventa variabila in jur de 10 kHz.

[+_Florin_+]

Mai precis, 72 ... 75 V. Atât am măsurat eu între masa calculatorului și pământ.

Devenisem curios, după ce respectivul curent m-a "ciupit".

Editat Iunie 24, 2019 de +_Florin_+

[+_Florin_+]

Deseori se recepționează și semnale nemodulate cu detectoare obișnuite AM. 

Poate fi din cauza unei purtătoare (sau armonici ale diverselor semnale din eter) ce pică pe frecvența imagine a receptorului, în final ajung să se mixeze in detector cu semnalul nemodulat recepționat. Diferența lor pică în spectrul audio și se aud sub formă de piuit.

[puriu]

Bornele de alimentare de la retea sunt legate la masa calculatorului prin doua condensatoare. Oricum s-ar baga stecherul in priza, masa ciupeste. Frecventa sursei in comutatie este undeva in VLF si variaza cu consumul calculatorului. Si asta ajunge la masa.

Daca la receptia VLF apar probleme de zgomot din cauza PC, masa antenei se va lega la tresa cablului printr-un condensator mai mare, cel din schema plus un electrolitic.

SAQ emite CW curat, manipulat. Comanda curentului in antena se realizeaza cu un amplificator magnetic, se zice. Turatia alternatorului este stabilizata cu un CAF primitiv, la putere mare (unda continua) frecventa scade putin sub 17.200 Hz.

Filtrul-dop din schema este eficace cand pe aproape este un post MW. Doua poze cu filtrul acordat, respectiv dezacordat:

 

Cand filtrul este dezacordat sau lipseste, placa de sunet transforma modulatia postului AM intr-un semnal SSB (USB) demodulat, in primii 3 kHz. Cu oscilatorul local la zero Hz si banda larga, emisiunea postului se aude bine. Daca oscilatorul local urca putin in frecventa, se aude exact ca o receptie SSB dezacordata.

[+_Florin_+]

1 oră în urmă, RST a spus:

 Momentele in care am receptionat CW "fara ton" adica se auzea doar o pacaneala in ritm Morse, au fost rare. In marea majoritate a cazurilor, se auzea un ton de aprox 1Khz. Mult prea multe situatii ptr a fi puse doar pe seama interferentelor, e destul de ciudat. De altfel, oricine poate observa asta, folosind un receptor obisnuit .........

Sigur că da, fenomenul mi-e cunoscut.

O altă explicație ar fi că semnalele CW sunt in general slabe pentru un receptor domestic AM, iar AFI funcționează cu amplificarea "la blană". În condiții de amplificare maximă AFI-urile pot avea o ușoară tendință de autooscilație. Ca urmare, la ieșirea AFI va apărea un mic semnal pe 455kHz, alături de semnalul util CW. Ambele ajung pe dioda de detecție și se mixează. 

Semnalul produs de AFI e slab, insuficient pentru demodularea corectă  SSB dar suficient cât să apară "piuiturile" in cazul CW.

 

 

[puriu]

Am recomandat mai sus o lucrare "fundamentala" despre antenele electrice active. Ar trebui citita si insusita inainte de a face si a amplsa o astfel de antena pentru campul electric LF-VLF-ULF, etc.

Fiind teoretica, lucrarea idealizeaza mult situatia reala. Se considera campul electric deasupra unui teren plan, orizontal si perfect conductor. Se considera campul electric strict vertical, cu suprafete echipotentiale plane si echidistante, iar potentialul electric (V) este zero la sol si creste uniform cu inaltimea.

Practic, situatia reala poate fi foarte diferita. Suprafetele echipotentiale urmaresc relieful si corpurile legate la pamant (copaci, cladiri, stalpi, etc.) si pot fi inclinate pana aproape de verticala. Intensitatea campului electric (V/m) creste sau scade functie de forma suprafetelor legate la pamant. In dreptul suprafetelor convexe (muchii sau varfuri ) campul este mai intens decat langa suprafete plane. In apropierea suprafetelor concave campul este mai putin intens si devine zero cand o suprafata are concavitatea indreptata spre pamant. Constructorul antenei ar trebui sa aprecieze corect distributia campului electric in spatiul concret sau sa faca teste de receptie preliminare.

Antena electrica masoara diferenta de potential intre doua puncte ale campului, un electrod si o masa. Cele doua puncte pot fi oriunde in spatiu daca se afla pe aceleasi suprafete echipotentiale. Pentru ca o antena sa fie mai eficace, diferenta de potential dintre electrod si masa trebuie sa fie cat mai mare, iar distanta fizica dintre ele sa fie cat mai mica.

Caz concret: balcon inchis la etajul 7 din 8. Antena activa simpla descrisa mai sus. Masa legata la balustrada balconului. Suportul antenei orizontal si perpendicular pe perete. Electrodul este o sarma de 40 cm indoita aleator. Ansamblul circuit-electrod este amplasat la doua distante diferite fata de balustrada, 1m si 1,5m.  Am facut in dimineata asta doua receptii succesive pentru a evidentia diferenta dintre cele doua pozitii. Primul grafic este pentru distanta de 1,5m. Se observa o crestere de cca. 6 dB a semnalelor. Marimea conteaza!

[puriu]

Pentru cine foloseste SDR# (nu-mi place), in acest moment grafica arata cam asa:

 

Doua posturi ce emit FSK rapid au pe "cascada" benzi mai largi: JXN in nordul Norvegiei pe 16,4 kHz (45kW) si GQD 24h in nord-vestul Angliei, aproape de Irlanda de Nord, pe 19,6 kHz (30kW). Mai sunt doua posturi puternice neidentificate, un FSK cu banda larga si altul cu banda ingusta (asa se vede SAQ). Ceva ciudat: pe 21,75 kHz este postul francez HWU 24h care se vede foarte frumos pe SAQrx, dar lipseste pe SDR#. Probabil ca programul nu merge peste 21 kHz.

[puriu]

SDR# suporta Ghz, dar nu doar cu placa de sunet. 

Si antena magnetica este buna, poate fi acordata, dar trebuie sa fie mobila si ecranata electric (obligatoriu). Altfel, este sensibila la toate perturbatiile si nici nu mai este directiva.

Amplificarea in VLF este suficienta cand acopera bine zgomotul atmosferic. Mai mult deranjeaza semnalele din afara benzii.

M-am gandit sa pun un circuit acordabil intre antena si placa de sunet si l-am pus cu rezultate bune:

 

Se vede ca sensibilitatea maxima a fost reglata pe frecventa postului marinei norvegiene (16,40 kHz), iar semnalul este mai mare decat a celui rusesc (18,10kHz) mai puternic si mult mai aproape de noi. N-am umblat la antena activa, dar am pus un circuit LC acordabil in locul filtrului-dop. Schema, dupa ce o desenez.

 

 

[oroles]

Acum 6 ore, puriu a spus:

Si antena magnetica este buna, poate fi acordata, dar trebuie sa fie mobila si ecranata electric (obligatoriu).

 

Buna seara,

V-as ruga  sa ma lamuriti mai concret, dvs. sau poate alti colegi, ce fel de antene sunt cele de mai jos, pe care le-am vazut folosite la receptie VLF :

 

- antena de ferita ; 

Exemplu:  http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/Ferrite_Loop_Ant.pdf

 

- antena cadru cu mai multe spire ;

 Exemplu: http://www.rfcafe.com/references/electronics-world/vlf-loop-antenna-january-1963-electronics-world.htm 

 

- antena cadru cu o singura spira ;  vad ca scrie ca e magnetica : 

http://www.lz1aq.signacor.com/docs/Wide_Mag_loop_prot_v1/wideband_mag_loop_protection.htm  

https://www.lz1aq.signacor.com/docs/fa-eng/Weak_signals-mag_loop_engl.htm

 

M-am straduit sa citesc putin despre aceste tipuri, dar nu m-am lamurit suficient. 
Din ce-am citit, as zice ca antena de ferita e proiectata sa receptioneze componenta magnetica a undelor EM; dar am vazut ca exista recomandarea de a o ecrana, pentru a nu prelua si componente electrice. Asta m-ar face sa concluzionez ca poate sa le receptioneze pe amandoua... Corect? Atunci, e magnetica sau electrica? 

Citez:" The loop aerial itself requires a special form of shield which does not act as a short circuit around the loop, restricting magnetic induction into its windings.Even with shielding, the ferrite loop still picks up some noise, and I found it necessary to operate the aerial at least one metre away from any power wiring. "

 

De asemenea, am vazut ca antena cadru cu mai multe spire este data atat in forma ecranata, cat si neecranata. 

Exemple:

http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/VLF-LFLoopAerial.htm

http://www.rfcafe.com/references/electronics-world/vlf-loop-antenna-january-1963-electronics-world.htm

 

Asadar, cum ramane cu antenele acestea? 

Despre cele magnetice, am citit ca ar trebui sa aiba lungimea sub 1/10 din lungimea de unda, pentru a putea purta denumirea de "magnetice". 

Atunci, ce sa inteleg? Ca antenele bucla cu mai multe spire sunt "electrice" ? (adica, receptioneaza doar campul electric al undelor EM? )

 

Multumesc anticipat si succes in experimente !

Oroles

 

[gauss]

Sunt destule antene magnetice neecranate . Facute " de fabrica " . Mai ales alea de emisie ... , cf. teoriei antenelor merg si la receptie . La fel de bine ...

[puriu]

Antenele VLF magnetice pot fi acordate, sau de banda larga. O antena acordata are inductanta mare si condensator de acord, respectiv necesita un amplificator de tensiune cu impedanta mare la intrare. Daca nu este ecranata, reprezinta si o antena electrica eficace si nu mai poate fi directiva. O antena de banda larga are inductanta mica, poate avea si o singura spira. Necesita un amplificator de curent cu impedanta de intrare foarte mica, mai putin sensibil la tensiunea indusa de campul electric. Daca se urmareste directivitatea, si antena de banda larga cu mai multe spire trebuie sa fie ecranata. Antenele cadru de dimensiuni mari ce nu pot fi rotite se fac in dublu exemplar, se ecraneaza si se monteaza cu planele perpendiculare. Prin modificarea fazei celor doua semnale se poate obtine efectul rotirii unui cadru in plan orizontal.

Am facut desenul promis:

                             

 

Bobina este mai greu de facut. Am folosit un miez "oala cu capac" cu diametrul exterior de 18 mm. Pentru a obtine inductanta necesara am bobinat 360 spire cu sarma de 0,08 mm. Prizele sunt la 1/4, respectiv la 1/12. Asa m-a dus mintea. Prizele pot fi optimizate de cine doreste. Prin modificarea tensiunii pe varicap frecventa de acord variaza intre 10 kHz si 30 kHz.