VLF RECEIVER

VLF Receiver Application

Der Very Low Frequency Receiver ist ein Software Defined Radio (SDR), das es erlaubt mit einfachsten Mitteln Radiowellen im Frequenzbereich von 0 Hz – 96 kHz zu empfangen. Benötigt wird lediglich eine Standard-Soundkarte mit einem „Line-In“ Eingang oder eine HD-Soundkarte, die eine größere Bandbreite zur Verfügung stellt.

Eine einfache „Magnetic Loop“ Antenne mit 20-40 Windungen Kupferdraht auf einem 50 cm viereckigen Rahmen ist für die ersten Empfangsversuche vollkommen ausreichend.

In einem 2. Schritt verbessert der Aufbau eines simplen Antennenverstärkers die Empfangsleistung des Systems.


7,56  In den Warenkorb

Zum Warenkorb hinzufügen
Für Bildungsprojekte im technischen Schulunterricht oder an Universitäten stellen wir die Software kostenlos zur Verfügung.

ÜBERSICHT

E

Kompatibilität:

  • Windows 7 – 10 / 32 & 64 Bit
  • Mac OSX Lion 10.7.3 – High Sierra 10.13.x
E

Frequenzbereich: 0 Hz – 96 kHz (abhängig von der Soundkarte)

E

Beste Frequenzauflösung: 90 mHz

E

Selektierbare Spektrum-Länge von bis zu 2^19 Samples

E

Audio-Monitoring mit selektierbaren Band-Pass-Filter und Verstärkung

E

Hocheffektives Netz-Brumm-Filter für 50 Hz und 60 Hz Netzfrequenz

E

Auswählbare Display-Bandbreite bis minimal 94 Hz

E

Spektrum, Mittelwert-Spektrum und Spektrogramm

E

Die längste Integrationszeit für das gemittelte Spektrum sind 99 Minuten

E

Einstellbare Spektrogramm-Farbe und -Geschwindigkeit

E

VLF-Sender Markierungen für bekannte Transmitter

E

VLF Sender-Signalstärken-Überwachung zur Identifikation von Sonneneruptionen

E

Automatisches zyklisches Speichern des Spektrums & Spektrogramms als Bilddatei

Apple MacOS X Image - v1.0.3

(minimum 10.7.3 – Lion)
» Release notes

Download

7,56  In den Warenkorb

Für Bildungsprojekte im technischen Schulunterricht
oder an Universitäten stellen wir die Software kostenlos
zur Verfügung.

Zum Warenkorb hinzufügen
Besuchen Sie unseren Shop

Der VLF Receiver kann vor einem Kauf vollständig getestet werden. Lediglich die Ausgabe stoppt nach 2 Minuten und muss neu gestartet werden.
Die Aktivierung erlaubt 3 parallele Installationen. Es ist mit einem Aktivierungsschlüssel möglich die Windows und MacOS X Version parallel zu nutzen.

WAS IST VLF-EMPFANG UND WIESO SOLLTE MICH DAS INTERESSIEREN?

Der Empfang von VLF-Signalen lässt sich grundsätzlich in drei Kategorien unterteilen:
N

Naturphänomene

  • Blitzeinschläge (Spherics)
  • Entfernte starke Blitze deren Radiowellen einer Dispersion unterliegen (Whistlers).
  • Schumann Resonanzen in der Ionosphäre
  • Effekte der Sonnenaktivität auf die Empfangsstärke von VLF-Sendern.
N

Die Netzspannung

Die Stromversorgung sowie das Verhalten der angeschlossenen Geräte führt dazu, dass unserer Umgebung durch 50 Hz und 16 2/3 Hz sowie deren Oberwellen, bis zu 4 kHz, extrem belastet ist.
Dies ist mit dem VLF Receiver und einem Stück Draht, der mit einem Kanal des „Line-In“ verbunden ist, leicht nachzuweisen.

N

VLF Sender

Heutzutage werden VLF-Sender neben der Ionosphären-Forschung hauptsächlich für die U-Boot Kommunikation eingesetzt. Die verwendeten Frequenzen dringen bis zu 30m in Wasser ein.
Das Bildschirmfoto des VLF Receivers zeigt hier einige identifizierte Sender, die hauptsächlich für die U-Boot Kommunikation genutzt werden.
VLF-Sender empfangen über die Magnetic-Loop Antenne, unter Verwendung des weiter unten beschrieben Antennen-Vorverstärkers.

Die gespeicherte Messung zeigt eine anfahrende Straßenbahn vor unserem Büro.
Es ist sehr gut zu erkenne das die belastete Stromversorgung breitbandig Energie in Form von Radiowellen abstrahlt.

VLF Sender Signalstärken-Überwachung zur Bewertung von Sonnenstürme, die einen Einfluss auf die Eigenschaften der Ionosphäre haben.
Der VLF Receiver kann 2x gestartet werden, so dass jeweils eine Antenne auf den linken und rechten Kanal alle Himmelsrichtungen für den Empfang abdeckt.
VLF „Magnetic Loop“ Antenne

Die von uns genutzte Antenne hat eine Seitenlänge von 50 cm und ca. 100 Windungen eines Kupferlackdrahtes von 0.6 mm Durchmesser. Die Anzahl der Windungen kann jedoch deutlich (z.B. auf 40) reduziert werden. Es ist besser die umschlossene Fläche als die Anzahl der Windungen zu erhöhen

Mit einem in Kürze vorzustellenden Vorverstärkerbauplan lässt sich die Empfindlichkeit deutlich erhöhen.

Magnetic Loop Antenna
Magnetic Loop Antenne

Soundkarten Anschluß

Es ist wichtig, dass die verwendete Soundkarte einen „Line-In“ besitzt.

Audio Jack
3 poliger Klinkenstecker für den Anschluss der „Magnetic Loop“ Antenne an den Line-In der Soundkarte.

ANTENNEN VORVERSTÄRKER

Um die Empfindlichkeit des VLF-Empfängers zu steigern haben wir einen einfach aufzubauenden Vorverstärker zusammengestellt.

Der verwendete und einfach zu beschaffende Operationsverstärker ist vom Typ OP27. Dieser OP ist extrem Rauscharm und sehr gut für unser Vorhaben geeignet.

Wir nutzen eine symmetrische Spannungsversorgung, um alle Probleme einer virtuellen Masse zu umgehen. Zwei 9V Blockbatterien sind vollkommen ausreichend.

Der Operationsverstärker ist in der invertierenden Betriebsart beschaltet. Dies ermöglicht, die Magnetic Loop Antenne niederohmig anzubinden, da aufgrund der Gegenkopplung der invertierende Eingang 2 des Operationsverstärkers auf Massepotential gehalten wird.

Der Widerstand R1 verringert die Verstärkung im unteren Frequenzbereich, um speziell in Netz-Brumm belasteten städtischen Gebiet mehr Spielraum für die Verstärkung zu gewinnen, ohne den nachfolgenden Analog-Digital-Wandler der Soundkarte zu übersteuern. Sollte die 50/60 Hz Stromversorgung keine Probleme bereiten, ist der Widerstand R1 nicht notwendig. Bei der Dimensionierung von R1 ist auch der Gleichspannungs-Widerstand der Antenne zu berücksichtigen. Unsere Magnetic Loop Antenne hat bereits einen Widerstand von 10 Ohm, so dass wir einen R1 von 36 Ohm gewählt haben.

Die Gleichspannungs-Verstärkung in dieser Schaltungsart wird durch den Quotienten aus R2 und (R1 + Antennenwiderstand) kalkuliert.

In unserem Fall, mit einem R2 von 100 k, ergibt sich g = 100 k / (10 + 36) = 2174

Bei steigender Frequenz steigt auch die Impedanz der Antenne. Dies führt zu einer Verringerung der Verstärkung. Hierbei handelt es sich aber um einen erwünschten Effekt, da die Magnetic Loop zu ansteigenden Frequenzen hin empfindlicher wird.

Der Vorverstärker kann entweder auf einer Steckplatine (Breadboard ), einer Lochrasterplatine oder einer geätzten Platine aufgebaut werden.

Die Vorlagen zur Erstellung der Platine können hier heruntergeladen werden.

VLF Vorverstärker Layout
Antennen-Vorverstärker aufgebaut auf einer Steckplatine.
VLF-Antennen-Vorverstärker auf einer Lochrasterplatine.

DAS VLF PROJEKT

Mit dem VLF-Receiver möchten wir ein längerfristiges Projekt starten, das auf einfache Weise den Zugriff auf ein komplexes Themengebiet ermöglicht.

Für Bildungsprojekte im technischen Schulunterricht oder an Universitäten stellen wir die Software kostenlos zur Verfügung. Wir verfolgen damit das Ziel die Neugierde auf technische Fragestellungen zu wecken.

Wenn Sie den VLF Receiver in Ihrem Technikunterricht einsetzen möchten schicken Sie uns einfach eine Email an info@xivero.com, mit einer kurzen Projekterläuterung, um einen 100% Gutschein zu erhalten.

DIE NÄCHSTEN SCHRITTE

Wir starten eine Kooperation mit einer ersten Schule, um einen VLF-Empfänger als Musterprojekt aufzubauen und aus diesem heraus unterstützende Dokumente zu erstellen, die bei der Durchführung ähnlicher Projekte herangezogen werden können.
Share This