Прошлые домены не функционирует! Используйте адрес
ARHIVACH.VC.
24 декабря 2023 г. Архивач восстановлен после серьёзной аварии. К сожалению, значительная часть сохранённых изображений и видео была потеряна.
Подробности случившегося. Мы призываем всех неравнодушных
помочь нам с восстановлением утраченного контента!
Автор рассказывает об его экспериментах по приёму в так называемом ELF диапазоне: между 0 и, примерно, 25 Гц. Обычно, этот диапазон должен быть полностью свободен от сигналов, за исключением 16 Гц питания на железной дороге, резонанса Шумана и немногих сигналов естественного происхождения, обусловленных активностью Солнца. Но, к удивлению автора, там обнаружились и многочисленные сигналы искусственного происхождения, излучаемые неизвестными источниками постоянно, создаваемые электрическими токами, текущими по поверхности почвы и обнаруживаемыми визуально и ухом, при использовании звуковой карты в режиме “лупы времени"
Немного истории
Смолоду я был энтузиастом коротковолновой связи в диапазонах частот между 2 и 30 МГц. В начале девяностых годов прошлого века я заинтересовался приёмом сигналов на сверхдлинных волнах, как только узнал о радиосигналах естественного происхождения, таких как "sferics". Итак, я построил мой первый сверхдлинноволновый приёмник собственной конструкции на частоты от нескольких сотен герц до, примерно, 10 кГц и начал наблюдения.
Хотя электронная схема приёмника работала нормально, так называемые “свистунов”, я принимал с большими помехами: фоном переменного тока частотой 50 Гц (европейский стандарт) от электросетей переменного тока, окружающего нас повсюду. Несмотря на применение фильтрующих схем, фон не удаётся подавить, из-за наличия большого количества гармоник, которые он содержит.
Для чего же нужен приёмник на частоты ниже 50 Гц?
Только в теории этот фон (50 Гц) имеет синусоидальную форму. На практике его форма сильно искажена питаемыми от переменного тока электрическими машинами и сложной системой электропроводки силовых сетей. Эти искажения способствуют появлению гармоник, кратных частоте 50 Гц: 100, 150, 200, 250 Гц и т. д., - до килогерц. Конечно же, тот диапазон, который я собирался исследовать, был, просто, наводнён этими гармониками.
Дополнительно, фон 50Гц присутствовал почти везде: не только в помещениях, но и вдали от них, - на природе. Это происходит из-за того, что потребители электроэнергии частично используют естественный грунт в качестве “возвратного” проводника от нагрузки на электростанцию. Кроме того, все эти, пересекающие поля и леса высоковольтные ЛЭП, излучают сигнал частотой 50 Гц так, что будь здоров!
Встретившись со всеми этими проблемами, я решил бросить наблюдение в выбранном сначала диапазоне и переместиться ниже 50 Гц, в диапазон ELF. Так как гармоники существуют только выше основной частоты, то ниже 50 Гц диапазон оказался чистым. Но, на какие же сигналы естественного происхождения мог я рассчитывать в этом диапазоне частот?. Официально известно, что в этом диапазоне не существует промышленной или военной связи, но и в этом диапазоне можно найти сигналы, похожие на sferics, генерируемые естественными процессами в атмосфере – особенно, во время существования тёмных пятен на Солнце и полярных сияний.
Я собрал усилитель напряжения с коэффициентом усиления, примерно, в 240000 и фильтр нижних частот (ФНЧ), имеющий передаточную функцию с завалом 36 дБ на октаву и частоту среза ниже 50 Гц. Всё это может показаться, на первый взгляд, сложным, но, при использовании современных операционных усилителей (ОУ), задача для опытного радиолюбителя решается просто.
В качестве антенны я использовал самодельную катушку (рамочную антенну), имеющую 1000 витков диаметром 0,4 метра. Мысль изготовить антенну так, а не иначе, была больше результатом интуиции, нежели, эксперимента: я не знал ни единого источника информации на эту тему.
Блок-схема ELF-приёмника. Фон 50 Гц от каскада к каскаду всё более подавляется. Сигналы ниже 50 Гц от каскада к каскаду всё более усиливаются.
После того, как схема была собрана, я проверил её с помощью осциллографа с медленной развёрткой и магнита, вытащенного из старого автомобильного громкоговорителя (от динамической головки). Результат был просто фантастическим: даже на расстоянии в 10 метров, осциллограф реагировал появлением полноразмерной и чистой синусоиды, когда я медленно двигал рукой круглый (кольцевой) магнит (диаметром 6 см). С небольшими металлическими предметами, такими как ключи и отвёртки я получал такие же результаты, если расстояние до антенны уменьшалось до 2…3 метров. Машины, проходящие по улице (на расстоянии более 20 метров от антенны) приводили к перегрузке осциллографа – сигнал ограничивался (хороший датчик перемещения!).
Но, даже когда я подставил антенну к электрическому проводу, сигнал в 50 Гц не прослушивался, т. е., фона не было. Это являлось подтверждением прекрасной работы фильтра. Несмотря на огромное усиление, на сигнале не было шумов и помех: при отсутствии перемещения магнита, металлических предметов и автомобилей за окном, на экране осциллографа присутствовала только чистая горизонтальная линия. Но есть ли в этом диапазоне другие сигналы, кроме сигналов, создаваемых передвижением магнита, металлическими предметами и проезжающими автомобилями?
Только длительное наблюдение могло дать ответ на этот вопрос. Я вывел выходной сигнал приёмника и подал его на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в мой персональный компьютер (ПК). Дополнительно, я написал программу на языке Си, которая работает под DOS, которая позволяет автоматически сохранять сигналы на жёстком диске. Одновременно, сигнал воспроизводится на экране монитора, таким же образом, как это было на экране осциллографа. Чтобы избежать даже малейшей возможности появления фона переменного тока частотой 50 Гц, частота дискретизации выбрана равной точно 50 Гц. В соответствии с теоремой Shannon’а (а где же упоминание о Котельникове?!), при этом на жёсткий диск могут быть записаны сигналы до 25 Гц. (Согласно канонам вышеупомянутых теорем, верхняя обрабатываемая частота не может быть выше частоты дискретизации (частоты выборок), делённой на два – UA9LAQ).
Обработка и сохранение данных
До сего дня, я проводил сбор данных, примерно, 2-3 дня в неделю. Файлы, ограниченные по объёму 48 килобайтами (16-минутная запись), согласно распределению памяти в DOS, соединялись воедино в среде Windows и анализировались с помощью программного спектрального анализатора. Поскольку такой анализатор имеет минимальную частоту выборок 8 кГц, файлы с частотой выборок 50 Гц приходилось “прокручивать” в 160 раз быстрее, так что, неслышимый звуковой диапазон ниже 25 Гц сдвигался в более высокочастотную слышимую область. Это является большим преимуществом метода, поскольку человеческое ухо, до сих пор, является анализатором, который совершеннее любого известного “софта”. Другим достоинством убыстрения является возможность регистрации сигналов, имеющих большое время действия, которые в реальном времени распознать трудно.
Аналоговый ELF-приёмник с присоединённым к нему ПК, на экране которого присутствует сигнал типа 2.
Результаты этих исследований показались мне очень интересными и, в то же время, - странными. Вот краткие итоги того, что мне удалось выявить. Практически каждый день в разные часы, можно было принять (и принимался) целый набор странных сигналов, которые можно классифицировать следующим образом:
Сигналы типа 1
Приведена спектрограмма помех, состоящая из шумовых периодов в 20 секунд и 10 секундной паузы (в реальном времени). Группы этого типа, состоящие из постоянных соотношений сигнал/пауза, часто прерываются более длительными промежутками молчаниями, равными по длительности. Так что, любой намёк на естественное происхождение этих сигналов не выдерживает критики. Прокрученные в 160 раз быстрее, такие сигналы напоминают звуки старомодного паровоза. Изображение внизу показывает сжатый отрезок времени, равный примерно двум часам:
В некоторых случаях в шумовых периодах этого сигнала содержатся синусоидальные составляющие, модулированные по частоте, похоже, содержат какую-то информацию. Следующий пример показывает слабые сигналы этой же структуры, во время отсутствия сильного сигнала, что похоже на обмен данными между ближней и, находящейся на расстоянии, станциями (сигнал типа 1б).
Сигнал типа 1б – импульсы шума с синусоидальными компонентами, включая сигналы типа 2 в левой части. Прямая линия в верхней части изображения – сигнал частотой 16 Гц от силовых железнодорожных линий.