Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Popisy projektů, stavební postupy, konstrukce zařízení, návrh antén, přijímačů, recenze, testy.
Uživatelský avatar
Miloš Hroch
Příspěvky: 837
Registrován: 23. 09. 2005, 20:39

Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Příspěvek #1 od Miloš Hroch » 30. 12. 2012, 18:02

Zakládám toto nové téma, protože jsem tady nic relevantního nenašel. Jedná se o celkem zajímavý fenomén a není příliš obtížné na koleně zrealizovat jednoduchý přijímač pro příjem "přírodního rádia". Vzhledem k tomu, že často jezdím fotit někam do hor, kde není rušení (zejména síťovou frekvencí) tak strašné jako v obydlených oblastech, říkal jsem si že by bylo fajn si občas něco ze zvuků naší palnety poslechnout. Nějaké čtení a poslech k tématu je zde:

http://www.vlf.it/nrs/nrs.htm
http://www.techlib.com/electronics/vlfwhistle.htm
http://naturalradiolab.com/
http://abelian.org/vlf/
http://www.auroralchorus.com/natradio.htm
http://www.backyardastronomy.net/vlf_receiver.html
http://www-pw.physics.uiowa.edu/mcgreevy/
http://www.ab9il.net/vlf/vlf1.html

Další důvod proč zakládám toto téma je možnost sdílet poznatky ze stavby a využití vybavení pro příjem. Pustil jsem se do vývoje vlastního přijímače pro toto pásmo ~ 1-10 kHz. První věc kterou jsem začal řešit jsou filtry. Vzhledem k masivnímu rušení v této frekvenční oblasti je dobrý band-pass filtr skoro nutností.

V této fázi bych se chtěl zejména podělit o vynikající zkušenost se softwarem FilterPro na návrh aktivních filtrů od firmy Texas Instruments. Zkoušel jsem několik volně šiřitelných programů, ale tento mi přijde jako jeden z nejlepších. Má intuitivní ovládání, možnosti zvolit typ filtru, stupeň, topologii a mnoho dalšího. Pro svůj přijímač jsem se rozhodl navrhnout pásmovou propust složenou z low-pass a high-pass filtru.
Low-pass filtr jsem navrhoval s následujícími parametry:
Butterworth low-pass filtr 4. řádu s topologií Sallen-Key a nechal si spočítat hodnoty rezistorů a kondenzátorů, které budou součástí obvodu s operačním zesilovačem.

Proměřil jsem frekvenční charakteristiku hotového low-pass filtru a pro zajímavost porovnal s teoretickou křivkou vygenerovanou programem, shoda byla naprosto perfektní, takže tento software mohu k podobným účelům vřele doporučit.

Frekvenční charakteristika


Report generovaný programem
http://www.astronom.cz/procyon/af/low_pass.pdf

Stažení programu ze stránek Texas Instruments
http://www.ti.com/tool/filterpro


www.foto.astronomie.cz , hroch.m(Q)volny.cz , dobson 254/1200 mm, EQ6-Pro, Pentax 75 SDHF, astrograf 200/585 mm (f/2.9), CCD GII-8300, spektroskop MERIS

Uživatelský avatar
Miloš Hroch
Příspěvky: 837
Registrován: 23. 09. 2005, 20:39

Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Příspěvek #2 od Miloš Hroch » 03. 02. 2013, 14:26

Tak od výše uvedeného filtru jsem se odpíchl dál a dodělal zbytek, tedy popořadě vstupní zesilovač s velmi vysokým vstupním odporem, band pass filtr zkonstruovaný z aktivního low-pass a high pass filtru, které půjdou pomocí přepínače jednotlivě odpojovat, následované výstupním a audio zesilovačem.



Frekvenční charakteristika band pass filtru vypadá takto:




Jednotlivé bloky fungují, jediné co ještě musím "doosadit" a odzkoušet je audiozesilovač s LM386 pro výstup na nízkoimpedanční sluchátka nebo reproduktor a celé to zabudovat do kovové krabičky Hammond a vyzkoušet v terénu. To bude asi celkem zajímavé, protože doporučení říká, být vzdálen nejméně 5 km od vysokonapěťového vedení a alespoň 1 km od nejbližšího rozvodu 220V. Navíc pokud možno v otevřeném prostoru, takže přilehlý les o kterém jsem původně uvažoval moc v úvahu nepřipadá.
www.foto.astronomie.cz , hroch.m(Q)volny.cz , dobson 254/1200 mm, EQ6-Pro, Pentax 75 SDHF, astrograf 200/585 mm (f/2.9), CCD GII-8300, spektroskop MERIS

Uživatelský avatar
Miloš Hroch
Příspěvky: 837
Registrován: 23. 09. 2005, 20:39

Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Příspěvek #3 od Miloš Hroch » 08. 05. 2013, 00:48

Koukám, že do tohoto vlákna přispívám sice sám, no ale co kdyby ... ;)

Díky tomu neskutečnému počasí jaké panuje posledního půl roku jsem našel čas dodělat VLF přijímač. Bylo to celkem napínavé, protože doma se s tím pracovat nedá kvůli šílenému síťovému brumu, takže jsem to na otestování vzal sebou do lesa, no a první dojem .... Paráda. Vše fungovalo jak má, tak jsem si konečně mohl poslechnout ty různé pazvuky, které vydává Země.

První zkušenost, kterou bych tady rád uvedl je, že ta doporučení, jak musí být člověk mraky kilometrů od nejbližšího síťového vedení nebo VN je trochu zcestná. V lese, kde jsem to prvně testoval je masivní městská zástavba s průmyslovým objektem vzdálena okolo 1 km (zde). V tomto místě jsem v podstatě nezaznamenal v signálu přítomnost 50 Hz. Asi 200 m od malé vodní elektrárny (tady) byl v signálu slyšet brum, ale vůbec to poslech nerušilo.

Druhá zkušenost je taková, že přesto že je v přijímači zařazen bandpass filtr (1-10 kHz, 3dB), je tam přece jen trochu slyšet signály vyšších frekvencí. Nejmarkantnější z těchto signálů je ruský navigační systém NAVAID (Alpha / RSDN-20). Je to takové pípání. Stejně tak pokud je v určitém dosahu vedení VN nebo 220 V je tam slyšet v pozadí brum. Celkem ničemu to nevadí, ale nedovedu si moc představit provoz toho přijímače bez zmíněného bandpass filtru.

Třetí zkušenost je taková, že je pravděpodobně celkem jedno jestli jste na kopci nebo na rovině. Co jsem pozoroval, tak na kvalitu signálu měla vliv pouze vzdálenost antény od země. Tedy s přijímačem ve dřepu signál nic moc, při zvednutí přijímače co nejvíce nad hlavu výrazné zlepšení. "Vliv kopce" budu muset ještě nějak exaktně ověřit, stejně tak jako vliv stromů. Někde jsem četl, že mezi stromy je ten signál také horší. Nicméně jak jsem zjistil, píšou se různé věci, které jsou někdy na hony vzdálené realitě. Není nad to to sám vyzkoušet.

Zatím nejlepší místo, které jsem testoval je zde. Je ze všech stran poměrně rovnoměrně vzdáleno od nejbližší civilizace, široko daleko není žádné vedení, je na mírném kopci a navíc je tam nová krásná asfaltka. Takže není problém se tam s jakoukoli technikou dostat. Zde jsem dělal i první testy se záznamem pomocí SpectrumLabu. Ukázka s popisky je tady:

.

V obrázku jsou popsány artificiální zdroje, které se ve spektru projevují. V dolní části spektrogramu je dobře vidět, že tam není vůbec přítomná 50 Hz složka a její harmonické. Ty horizontální čáry nad 15 kHz odpovídají vojenským VLF vysílačům. Nevšiml jsem si, že by tam něčemu vadily. Pokud by se odpojila z obvodu část s low-pass filtrem, šel by tento přijímač asi celkem dobře použít i jako SID monitor.

Sfériky, které se dostávají do přijímače pozemní vlnou a odpovídají bližším bouřím jsou krásně vidět v rozmezí frekvencí 4-14 kHz. Jsou to takové ty různě dlouhé zcela rovné vertikální čáry. Jejich zvuk v přijímači se projevuje jako prakticky nepřetržitý praskot.

Tweeky, které se k přijímači dostávají odrazem od ionosféry jsou prodlouženy k nižším frkvencím a vypadají jako "fajfka". Ta fajfka vzniká vlivem disperze. Jejich zvuk je v přijímači takový trochu kovový nebo možná podobný ptačímu štěbetání. Co jsem to zatím testoval, byly lépe slyšet večer než během dne. Pravděpodobně to souvisí s lepší propagací VLF signálů odrazem od ionosféry na delší vzdálenost během noci.

Během poslechu jsem slyšel i jeden whistler, bohužel ho nemám na záznamu, nejsou příliš běžné. Vznikají stejně jako tweeky disperzí, jenže vlivem mnohonásobně delší vzdálenosti, kterou musí signál od bouře urazit jsou roztaženy do širokého intervalu frekvencí. Jejich zvuk trochu připomíná "padající bombu". Takový svištivý klesající tón.

Jediné co jsem zatím neslyšel je chorus. Co jsem tak pochopil, je to velmi vzácný jev, takže teď už by to chtělo jen nějakou pořádnou magnetickou bouři.

Další věc, kterou chci udělat je dopočítat pomocí tvaru tweeků vzdálenost bouře, ale o tom zase někdy příště. Pokud by někdo chtěl vidět tento peklostroj v akci, tak ho beru na MHV 2013, jestli mě teda totálně neskolí viróza.
www.foto.astronomie.cz , hroch.m(Q)volny.cz , dobson 254/1200 mm, EQ6-Pro, Pentax 75 SDHF, astrograf 200/585 mm (f/2.9), CCD GII-8300, spektroskop MERIS

Uživatelský avatar
Konihlav
Příspěvky: 5318
Registrován: 24. 01. 2008, 15:21
Kontaktovat uživatele:

Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Příspěvek #4 od Konihlav » 08. 05. 2013, 09:52

Hrochodýle, "tak to je husty!" fakt, obdivuji ten tvuj novy "zazrak". Me fascinuji veci, ktere nejsou videt a presto jdou vizualne ci jinak zachytit :) (pocinaje stahovanim snimku z druzic NOA apod.).

proste pochvala, mas to uzasny! a urcite je pravda, ze neni nad to si vse sam overit v terenu, protoze na "tom Internetu" (kterej by nekteri slabsi jedinci radeji zakazali) je spousta mytu, polopravd a totalnich kecu o nicem naprosto mimo realitu a najit neco verohodneho s vypovidajici hodnotou je umeni...

toz hodne sil (pod oboji - viry, radio).

Uživatelský avatar
Oldřich Řeháček
Příspěvky: 333
Registrován: 26. 03. 2015, 21:13
Bydliště: Opava

Natural radio - sferics, tweeks, whistlers

Příspěvek #5 od Oldřich Řeháček » 15. 08. 2013, 00:02

Zdravím.
Do tohoto vlákna moc nechodím. Dnes jsem udělal výjimku a vyplatilo se. Pro men úplně jiný pohled na realitu.
Opravdu fascinující. Díky.
O.Řeháček


Zpět na “Praktická radioastronomie”

Kdo je online

Uživatelé prohlížející si toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 host