Par ELF un VLF bezvadu sakariem.

[Ingus Siliņš]

Labdien visiem, vai kāds ir mēģinājis raidīt un uztvert šajās joslās ( tā teikt eksperimentējis )? Internetā var pat atrast vesalu rādioamatieru kustību - sub 9kHz band amateur radio.

[Ingus Siliņš]

Padalīšos ar saviem eksperimentiem: Bija laiks, kad man interesēja rādiosakaru un vadu sakaru vēsture, sāku pa vēsturi virzīties no mūsdienām līdz pagātnei... ejot cauri vēsturei uzraku rakstus par pirmsrādio laikmeta bezvadu telegrāfiju un telefoniju. Ap 1900 gadu kāds eksperimentātors - Nathan Stubblefield uzbūvēja savdabīgu bezvadu telefonu - audiofrekveņču pārraidi caur zemi. Kā raksta tolaik, varēja aizraidīt audiosignālu pa zemi un dzirdēt līdz pat 1 jūdzei. Man radās interese, ja jau ar ogles mikrofonu, baterijām un trafiņu, kam pieslēgti divi gari vadi ar zemētājelektrodiem galā, raidītājā un uztvērējā ar pliku telefona klausuli, kam pievienoti divi 10m gari vadi ar zemējuma stieņiem galos, bija tādi rezultāti, kādi tie būs mūsdienu tranzistoru un operācijpastiprinātāju laikmetā? cik tāli tie signāli pa zemi aizklīdīs? Tā arī sāku eksperimentēt.
1. eksperiments mājas pagalmā: raidītājā izmantoju audiopastiprinātāju ap 22W un paaukstinošo transformatoru izejā (24V/230V) kam ieslēdzu elektriskā tīkla PE vadu un dārzā ieraktu vannu. tā kā 20/0,4kV apakšstacija no mājas ir 40...50m attālumā, tad var pieņemt, ka raidītāja zemējuma elektrodu attālums ir tāds pats. Palaidu muziku pastiprinātājā un gāju ārā kādus 40m uz otru pusi iespraust zemē divus irbuļus ( attālums starp tiem ap 25...30m) un ar garu vadu pieslēdzu pie VLF dabas rādio uztvērēja ( būtībā skaņas pastiprinātājs ) un klausījos. Varēja dzirdēt skaidri, bet fonā bija arī spēcīga 50Hz dūkoņa.
2. eksperimentu veicu tā pat, bet ar paštaisītu A klases pastiprinātāju un 12V barošanu raidītājā, bez paaukstinoša transformatora. Rezultāti bija pat labāki un pietika ar <0,6W jaudu raidītājā.
3. eksperimentu jau veicu mežā, tālu no pilsētas kādā purvainā apvidū. Raidītāja zemētājelektrodus saspraudu meliorācijas grāvja ūdenī, attālums starp tiem kādi 25...30m. ( raidītājā A klases divu tranzistoru audio pastiprinātājs ar vidējo spriegumu ap 6V un barošanā 12V ). Uztvērēju uzstādīju kādus 60m attālumā, ar zemētājelektrodu irbuļus saspraudu zemē ( attālums starp elektrodiem ap 25...30m ). Dzirdēt pārraidi varēja tīri labi. Palielinot attālumu starp raidītāju un uztvērēju uz 100...120m, dzirdamie audio sgnāli bija vāji un grūti saprotami.
4. eksperiments tur pat mežā. Raidītāju zemētājelektrodu savstarpējo attālumu palielināju uz 70m un katru elektrodu iespraudu citā novadgrāvī, ūdenī. Uztvērēja zemētājelektrodu atstatums tie paši 25...30m. Līdz kādiem 100...140m varēja skaidri uztvert, bet kādus 300m attālumā knapi ko dzirdēt. Te ceturtā eksperimenta rezultāts https://www.youtube.com/watch?v=N7u9N-EbhzY
Tā kā eksperimentēju viens, par audiosignāla avotu izmantoju FM rādio.
Runājot par vēsturisko Nathan Stubblefield raidītāju, tad tur vis ticamāk izmantota barošana 20...30V vai pat 100V

[Ingus Siliņš]

Cik zemu [ frekvencē ] var "krist" rādioamatieris eksperimentators?
ELF bezvadu eksperimentu stāsts. Lasot bezvadu un vadu sakaru vēsturi, atradu rakstus par pirmsrādio bezvadu telegrāfiju - ja vajadzēja sūtīt Morzi pāri upei, vai līcim, vai uz kādas salas, tad krastos ieraka zemējumelektrodus un pieslēdza telegrafam un jutīgam uztvērējam... līdzstrāvas impulsi, no raidošā telegrāfa ķēdes klīda pa zemi, ūdeni un sasniedza otru krastu, kur atradās jutīgs uztvērējs ar tam pieslēgtiem zemētājelektrodiem. Terorija toreiz bija tāda, ka uztverošo un raidošo zemētājelektrodu savstarpējie attālumi bija lielāki par pārvaramo šķērsli. Protams, ejot cauri vēsturei, atradu interesantus rakstus par vada telegrāfa ierīci ar nosaukumu "Fullerphone". Paskatījos Fullerphone shēmu un apziņā salikās divi stāsti kopā un padomāju... ēeee be te tak sanāk labs ELF transīvers no "fullerphone"! Tā ķēros pie shēmas sastādīšanas un tapa tiešās pārveidošanas ELF uztvērējs, shēma ir šāda: https://www.youtube.com/watch?v=rAV-GkurCNo&t=49s
Eksperimentālos testus veicu mājas pagalmā, šim projektam 50Hz netraucēs, jo raidīšu zem 5Hz. Raidītājs sastāvēja no akumulatora baterijas un vadiem, baterijas (+) pieslēdzu pie tīkla PEN vada un sievai vajadzēja periodiski pielikt (-) vadu, kam otrs gals pieslēgts dārzā ieraktai vannai. ( raidītāja elektrodu attālums ap 40...50m ). Pagalmā, kādus 40m no raidītāja, zemē saspraudu irbuļus un pieslēdzu ELF uztvērēju. Varēja uztvert, bet sieva izdomāja beigt raidīt... Nākamajā eksperimentā salodēju multivibratoru, lai tas sūta periodiskus impulsus caur releju, lai nav sieva jānodarbina... barošanu pacēlu līdz nepilniem 24V ( 24 V relejs ) un te testa rezultāts: https://www.youtube.com/watch?v=HNCjO8Bkko4
Lai iegūtu labus uztveršanas rezultātus, uztvērējs ir "jānonullē" - jābalansē "dc offset" ar līdzsprieguma balansēšanas potenciometru.
Šajā gadijumā ELF frekvence zem 1Hz. un to nosaka multivibratora frekvence vai signāla ( Morzes koda ) sūtīšanas ātrums.