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| Autor |
  Computer als Radio-Empfänger - oder "Was zur Hölle sind Sferics, Tweeks oder Whistlers?" |
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Ehemaliges_Mitglied
 |  Beitrag No.0, eingetragen 2003-08-01
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"Der Computer als Radio-Empfaenger ? Das ich nicht lache - du willst uns mit diesem Thema doch bloss koedern ....." hoere ich da meinen Freund Martin rufen(keine Uebereinstimmung mit lebenden/existierenden/nicht mehr lebenden/niemals existenten/oder sonst was Personen "intended" ;-)).
JA ! Du hast mich ertappt - einen Radio-Empfaenger im herkoemmlichen Sinne werden wir wohl nicht "bauen" .... aber das waere ja auch langweilig - zumal heutzutage annaehernd jeder im Besitz einer HiFi-Anlage mit Radioempfaenger ist .... Trotzdem - Radio-Empfaenger im physikalischen Sinne trifft die Sache schon: Wir wollen Radiowellen empfangen .... nur eben nicht die aus dem UKW - Frequenzbereich (wer will schon WDR2 am Computer hoeren ;-) sondern es geht um ein deutlich kleineres Frequenzband - VLF genannt.
"VL....was - bitte nochmal auf deutsch??!" fragt Martin .... nunja VLF ist die Abkuerzung fuer Very Low Frequencies, eben sehr kleine Frequenzen.
"Was genau bedeutet das ?" - VLF bedeutet konkret ca. 3 Hz - 30 kHz. Also wirklich sehr sehr kleine Frequenzen - offiziell gibt es in den Frequenzbaendern dartuner nur noch die sog. extremely low frequencies (ELF). Man muss sich vor Augen fuehren, welche Wellenlaengen z.b. bei 3 kHz haben wir eine Wellenlänge von immerhin 100 km.
"Aber was genau wollen wir denn da unten noch empfangen ????" Nunja, selbst WDR4 ist nicht auf einem solch tiefen Niveau ;) Neben dem wunderbar eintönigen
Rauschen der Stromversorgung (in .de) auf 50 Hz gibt es natuerlich eine ganze Menge wirklich interessanter - vor allem natuerliche - Phaenomene, die man in diesem Frequenzbereich "erforschen" kann. Z.B. kann man indirekt Blitze "hoeren", Blitze die meist an die 1000 km entfernt sind - ja sogar bis zu 6000 km entfernte Gewitter sind theoretisch empfangbar .... grosse Tiefdrucksystem kann man im wahrsten Sinne des Wortes heranrauschen hoeren. Wenn man unguenstig wohnt, wie z.B. die Amerikaner, so kann man sehr intensive Signale empfangen, wenn der Tornado gerade ueber einen vorbeirauscht und alles kurz und klein maeht.... Neben den natuerlichen "Sendern" gibt es auch noch die sog. "manmade signals" - eben jene die vom Menschen erzeugt werden. Darunter fallen z.B. das LORAN Signal - ein LOng RANge navigationssystem fuer Piloten - insbesondere bei der Atlantikueberquerung. Aber auch militärische Sender wie z.B. der Deutschen Marine in Norddeutschland. Ueber die ganze Welt verteilt gibt es dann noch die verschiedensten Sender - England, Skandinavien .... ja sogar Russland. Man kann also durchaus sagen in diesem Frequenzband ist eine ganz schoene Menge los :))
"Schoen und gut - aber wie soll das mein Computer koennen ??! Ausserdem kann ich nichtmal einen Lötkolben von einem Schraubenzieher unterscheiden .... also bitte nicht zuviel basteln ?!" hoere ich von Martin .... Nun - in den modernen Computern befindet sich fast ausnahmslos eine Soundkarte, welche eigentlich dafuer gedacht ist Toene in den von unserem Ohr wahrnehmbaren Frequenzbereich sowohl wiederzugeben als auch - was fuer uns nun wichtiger ist - aufzuzeichnen. An sich koennen Soundkarten von 0 Hz (naja nicht ganz) bis 22 kHz aufnehmen - sogar 24 kHz wenn die Samplingrate auf 48 kHz erhoeht wird.
Und das faellt just in unseren gewuenschten Bereich der VLF Signale - "WUNDERBAR" denkt sich Martin und hat auch gleich die naechste Frage parat,
"Wenn unser Ohr doch von bis ca. 20 kHz hoeren kann - wieso hoeren wir dann nicht staendig diese VLF Signale ??!"
Nunja das ist ein Trugschluss dem ich bereits ein paar Male im Rahmen des VLF Empfangs begegnet bin. Die Sache ist ganz einfach zu erklaeren - ich denke die meisten koennen sich das selbst denken: Was wir mit unserem Ohr wahrnehmen koennen sind Schallwellen, VLF Signale sind aber elektromagnetische Wellen. Also nicht verwirren lassen, wenn jmd behauptet wir koennten die VLF Signale bloss deshalb nicht hören, weil sie zu niedrig sind .... ich mein, ich koennte ja mal versuchen in meine Antenne "reinzuschreien" - ich glaube das wird nicht viel bringen, den Schrei werde ich wohl weniger mit meinem Empfaenger aufzeichnen können *gggg*.
"Nun will ich es aber wissen - wie genau wollen wir das nun machen ?" - Hardware haben wir ja bereits - zumindest die Soundkarte. Was nun noch fehlt ist eine passende Antenne ! Die Antenne ist wirklich so etwas wie das Herzstück - schlechte Antenne = mieser Empfang. "Was meinst du mit schlechte Antenne ?" unterbricht mich Martin. Damit meine ich zunächst, dass es nicht viel hilft sich ein kurzes Stück Draht von 30 cm Länge zu schnappen und das irgendwie in die Soundkarte zu "pappen" - man wird wirklich nicht viel empfangen, bis auf das Rauschen vom Computer. Die Länge der Antenne ist ein wesentlicher Punkt - gerade im niedrigen Frequenzbereich, da wir hier mit Wellen von eben teilweise 100 km Länge zu tun haben. Schlechte Antenne = zu kurze Antenne .... Nun für den quick'n-dirty-Anfang denke ich aber reicht zunächst ein einfaches Stück Kabel von ca. 3-4m Länge, welches man an einen Mikrophonstecker anbringt und dann einfach in den MIC-Eingang (nicht LINE-IN !!) der Soundkarte steckt. WARNUNG - wenn du das Kabel natürlich irgendwie nach draußen legst, _kann_ die Gefahr bestehen, dass du dir irgendwann im Gewitter einen lieben kleinen Blitz einfaengst und der dann netterweise deinen Computer und vielleicht sogar noch mehr *g* lahmlegen wird .... insofern immer isoliertes Kabel verwenden, das Ende gute isolieren und nicht offen liegen lassen UND - noch viel empfehlenswerter - zwei dioden zwischen zu schalten. aber bedenke: zwei dioden schuetzen dich natuerlich nicht vor allem *g* .... insofern, immer vorsichtig arbeiten. WARNUNG ENDE.
Optimalere Antennenlösungen beinhalten z.B. das spulenaehnliche Aufwickeln deiner Antenne - insofern kriegst du z.B. 100m Kabel - aber eben auch ANTENNENLAENGE - auf, was weiss ich - z.B. 10, 20 cm zusammengeschrumpft :)) das kann dir - je nach umgebung/wohnort/etc. - evtl. sogar einen antennenverstaerker ersparen.
Nun will ich das ganze aber nicht zu sehr verkomplizieren - ich sehe Martin schon leicht nervös umherlaufen .... das 4m kabel an mic-stecker ist ein guter start.... nun .... wir haben jetzt: eine Soundkarte ("Empfänger"), eine Antenne - jetzt fehlt nur noch die passende Software !! :))
"Aaaahh endlich die Software :)", meint Martin zu mir, "Ist das dann so eine Software, mit der ich - wie bei meiner HiFi-Anlage - die Frequenz einstelle und dann endlich diese Signale höre ??"
Hmmmm nicht ganz .... eigentlich ist das Ganze sogar noch viel besser - wie Hören mit der folgenden Software nicht nur die Signale, sondern wir machen sie auch sichtbar !! Wovon ich hier rede ist ein sog. Spectrum Analyzer bzw. die Spectrum Analyzer Software. Ich glaub sowas hat jeder schonmal gesehen - das typische Wasserfalldiagramm, darueber/daneben/sonstwo die Aufteilung des Signals in die einzelnen Unterfrequenzen .... nun, wenn nicht, ist das auch nicht so tragisch. Ein solcher Spectrum Analyzer "überwacht" grob gesagt einen gewünschten Frequenzbereich (bei uns eben 0-22 kHz) und gibt dann sowohl graphisch als auch per Soundausgabe die empfangenen Signale aus - und was gibt es da einfacheres, als ihm zu sagen: "Lausch an unserem Mikrophoneingang nach Signalen !"
Zunächst müssen wir uns ja eine solche Software besorgen .... Aber auch hier hat das Internet auf wundersame Weise wieder alles parat.
Es gibt da sogar eine ganze Menge ! Aber ich empfehle das Programm "Spectrum Lab" (von DL4YHF) runterzuladen, da dieser bereits alles mitliefert, was wir brauchen um den Spectrum Analyzer wirklich dazu zu bringen, den gewuenschten Frequenzbereich zu "belauschen" :))
Zu bekommen ist die Software unter http://www.qsl.net/dl4yhf.
Was die Installation der Empfangssoftware angeht verweise ich auf die folgende exzellente Beschreibung: http://members.aol.com/dl4yhf/speclab/vlf_rcvr.htm
Ich empfehle sobald ihr alles fertig habt zunaechst einmal selbst ein wenig rumzuspielen ....
Wenn ihr euch ein wenig eingefunden habt, dann koennt ihr konkret auf die Jagd nach natuerlichen/kuenstlichen Signalen gehen ....
Auch Martin wird schon leicht unruhig und fragt "Was sind denn nun konkret diese natuerlichen Signale ?? Bzw. woran erkenne ich sie denn wenn ich sie mal in meinem empfaenger haben sollte ??!"
Grob kann man die natuerlichen Signale wie folgt unterteilen:
(a) SFERICS
(b) TWEEKS
(c) WHISTLERS
(d) CHORUS
(a) SFERICS:
Quasi die Wurzel allen Übels ;) SFERICS (eine Art Abkuerzung von AtmoSPHERICS) sind eben jene Signale, die meist - wie ich oben bereits angedeutet habe - ihren Urpsrung in den Blitzen haben. Erkennen kann man sie recht eindeutig durch so ein Knacken/Knistern/Kratzen. Recht eindeutig wenn man es mal gehoert hat, wie ich finde. Damit das aber nicht allzu abstrakt bleibt hier ein Audio-Sample: http://spaceweather.com/audio/inspire/1lowdenssfer.mp3
Spektogramm: http://spaceweather.com/audio/inspire/spherics_big.jpg
Frequenzbereich: blitzbedingte sferics <= 20 kHz, die durch Tiefdruckgebiete verursachten sferics <= 30 kHz und jene von Tornados gehen sogar bis weit in den MHz Bereich rein. Ich hoffe aber für euch, dass ihr nie in den zweifelhaften Genuss eines Tornadosferics kommen werdet *g*.
(b) TWEEKS:
Ähnlich der SFERICS rühren sie auch von Gewittern (speziell Blitzen) her. Jedoch legen diese meist eine deutlich größere Distanz (bis zu 20.000 km !!!!) bis zu euren Empfängern zurück .... zwischen Erde und Ionosphäre eingekesselt unterlaufen sie der sog. "Dispersion", weswegen sie auch reichlich anders klingen als "herkömmliche" SFERICS. Sie klingen deutlicher harmonischer/melodischer - fast wie das Zwitschern eines Vogels ? Naja ich hab eine komische Wahrnehmung *g* deshalb macht euch ein eigenes Bild (Ton ?! *g*) unter: http://spaceweather.com/audio/inspire/3tweeks.mp3
Spektogramm: http://spaceweather.com/audio/inspire/tweeks_big.jpg
(c) WHISTLERS
Sie machen ihrem Namen alle Ehre wie ich finde :)) Sie stellen quasi eine Steigerung der TWEEKS dar - sowohl an Schönheit, wie auch Dispersion - aber hört lieber selbst, bevor ihr euch auf meine verzerrte Wahrnehmung verlasst: http://spaceweather.com/audio/inspire/7purewhist.mp3
Spektogramm: http://spaceweather.com/audio/inspire/whistler_big.jpg
(d) CHORUS
Er wird als Gesang mehrerer Vögel beschrieben - ich muss gestehen in natura habe ich sie noch nicht gehört. Angeblich eine Art Hintereinanderreihung von mehreren kurzen WHISTLER'n
Sound: http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/inspire/intro2vlfsounds/10chorus.au
Spektogramm: http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/inspire/images/spectrograms/10chorus.gif
Soviel zu den natürlichen Phänomenen - welche wirklich wunderschön klingen können. Es empfiehlt sich, gerade in Zeiten der Dämmerung (Abends sowie aber auch Morgens) und sogar in der Nacht mal den Empfänger einzuschalten ....
Die menschlich erzeugten Signale können z.B. unter folgenden Links nachvollzogen werden:
http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/inspire/advanced.html#manmade
http://www.g4nsj.co.uk/vlf.shtml
auf den bau eines vorverstärkers bin ich absichtlich NICHT eingegangen, da ich (a) das ganze nicht unnötig kompliziert gestalten wollte für den anfang, man kann sich sicher weitere infos per google besorgen, wenn man mal ein wenig mehr erfahrung hat und mehr hören möchte und (b) mit der "spulen"-lösung als antenne oftmals der verstärker gespart werden kann.
WEITERHIN IST WICHTIG, MÖGLICHST WEIT VON STÖRQUELLEN ENTFERNT ZU SEIN !!!! Dazu gehört leider auch der Empfänger - sprich Computer selbst. Und da wären wir auch schon bei den Nachteilen unseres Computerempfängers: Gerade der Monitor hat eine starke "Störstrahlung", welche einem ganz schön den Spass verderben kann :/ Aber auch die Wechselstromfreq von 50 Hz kann mal nerven .... deshalb, Monitor aus und automatisch "loggen" - hier gibt es einen Link der das etwas weiter unten beschreibt - so lässt sich dann auch Nachts mal die ein oder andere "Aufnahme" machen:
http://www.vlf.it/harald/strangerec.htm (unter C) Software gucken)
puuuh ich glaub das war es erstmal - noch Fragen, Martin ? - "Öhhhm *gäääähn* wie war die Frage?" *g*
nunja gute nacht, ich möchte aber nochmal erwähnen, dass die hier lediglich meine erfahrungen mit vlf-receivern darstellt und die infos gut im internet nachgelesen werden können - zum besseren verständnis sind aber auch immer wieder links angegeben worden :)
guten nacht nochmals .... bei bedarf kann in einem nächsten artikel/thread/posting/whatever*g* auf noch so ein oder andere Schönheiten der Radiowelt eingegangen werden, wie z.B. Empfang von Wetterfaxen direkt vom Meteosat (bzw. über Repeater), Hobby-Radioastronomie zum kleinen Preis, etc. - wie gesagt, dass ist abhängig wieviel interesse besteht *g*
jegliches feedback/verbesserungen/nette sonstige kommentare sind natürlich erwünscht. kann sein, dass sich hier oder da der ein oder andere fehler eingeschlichen hat oder ich etwas vergessen habe wieder aufzugreifen/erwähnen - aber das liegt einfach daran dass ich im moment wirklich reichlich müde bin *g*.
*gäääääääääään* gute nacht, ich widme mich jetzt mal dem mars draussen *schwupps*,
ciao,
marcus
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Martin_Infinite
Senior 
Dabei seit: 15.12.2002
Mitteilungen: 39133
Wohnort: Münster
 | Beitrag No.1, eingetragen 2003-08-01
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Boa! Ich glaube du hast den Rekord im
mega-lange-Fragen-stell-Wettbewerb
gebrochen! UI!
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Ehemaliges_Mitglied
| Beitrag No.2, eingetragen 2003-08-01
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lol naja - wenn ich dich recht versteh meinst du ich haette ne frage gestellt- dabei ist eher eine art artikel wie du deinen rechner in einen empfaenger umbauen kannst *g* kann mich aber auch taeuschen, was du damit meintest *g* k/a muuuuede
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Unregistrierter Benutzer
| Beitrag No.3, eingetragen 2003-08-01
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Tsss....
jammert um 01:02 "müüüdeeee" und postet um 02:08 immer noch rum. 
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Ehemaliges_Mitglied
| Beitrag No.4, eingetragen 2003-08-01
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Ich war ja draussen in der zwischenzeit hehe - der mars belebt irgendwie *g*
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