Прошедшие выходные были посвящены, помимо всего прочего, ряду экспериментов на диапазоне ELF. У меня возникло желание попробовать не только принимать, но и передавать, для чего за два дня был собран примитивный передатчик, состоящий из мультивибратора на частоту около 11 Гц и выходного двухтактного каскада. На выходе подключен трансформатор от ненужного адаптера на 9 В - низковольтная обмотка подключена к выходному каскаду, а высоковольтная к антенне и заземлению. Так как мультивибратор генерирует меандр (у меня еще и получилась скважность, отличная от двух), то для некоторого сглаживания фронтов и фильтрации параллельно выходной обмотке включен конденсатор МБГО 10 мкФ. Учитывая, что антенна в любом случае будет крайне короткой для данной частоты, хотелось создать что-то вроде колебательного контура, к которому будет подключена такая антенна. В резонанс попасть не совсем удалось, да и он какой-то слабо выраженный, так как обмотка трансформатора имеет достаточно большое сопротивление (сотни Ом). Для контроля выхода подключена неонка. Размах напряжения на выходной обмотке составил порядка 60 В, неонка светится. Интересно, что на столь низкой частоте несущей - всего 11 Гц - глаз различает мигание неонки, которая зажигается на пиках синусоиды и гаснет при переходе ее через ноль. Питание передатчика осуществлялось от аккумулятора 12 В, потребляемый ток 0,7 А.
Рассматривалось два варианта проведения эксперимента: с мобильным приемником, когда передатчик вещает на большую Г-антенну дома, а я с приемником, компьютером и штыревой антенной выхожу в поле; и второй вариант, наоборот, с мобильным передатчиком, а приемное хозяйство работает в "штатном режиме". Конечно, первый вариант сулил больше шансов на успех, но при этом нужно тащить с собой в поле компьютер. Этого делать не захотелось, (показалось хлопотным), да и жаль было прерывать цикл непрерывных суточных наблюдений за КНЧ диапазоном.
Итак, передатчик, аккумулятор, антенна и заземлитель были вынесены в полевые условия. Неделей ранее был сильный ливень, во время которого поток воды внезапно размыл новый овражек в борту карьера в трехстах метрах от нашего дачного домика. Решили совместить радиоэкспедицию с осмотром этого оврага. На фотографии видно как расположен передатчик на песчаном конусе выноса. Воткнул в землю шампур-заземлитель, установил полутораметровую антенну-"куликовку" и включил передачу.
Тем временем осмотрел овраг - обнажилась слоистость песчаных отложений. На фотографии видно, что под слоем почвы находится двух-трех метровая толща отложений мелкого морского песка, залегающего тонкими наносами, а под ней - неструктурированная смесь крупного песка и камней - ледниковые отложения. Ниже (на фото не поместилось) опять морской слой, под ним - ледниковый. Видны и прослойки темного крупного песка. Наверное, в это время здесь был мелкий стоячий водоем. Интересно вот так видеть много миллионов лет истории, спрессованных в несколько метров песчаных отложений. Великое прошлое с геологическими поднятиями и опусканиями, трансгрессиями морей, приходом и таянием ледников; окаменевшие ракушки кораллы, губки и белемниты... Жаль, не хватает знаний, взгляд специалиста мог бы увидеть гораздо больше.
Завершив геологическую экскурсию, вернулся к передатчику и с огорчением констатировал, что он не работает - видно, разогревшись на солнышке ушла рабочая точка мультивибратора и генерация сорвалась. Собрав имущество, возвращаюсь "на базу".
Анализ скриншотов не позволил уверенно выявить наличие сигнала - слишком мало он поработал, да и как на зло, эфир был довольно грязным в это время. Чтобы не обманывать себя, результат признан отрицательным.
Отрегулировал передатчик, добившись устойчивой генерации. Ближе к вечеру решил повторить эксперимент, выйдя на другую, более близкую позицию, примерно в 80-100 метрах от домика. Однако эта позиция находится во впадине карьера, заметно ниже уровня земли садового участка, так что даже отстутствует прямая видимость между передающей и приемной антенной - загораживает земля. Передача велась с паузами для облегчения идентификации сигнала. Проведя таки образом около получаса, вернулся обратно. И опять скорее неудача: на скриншоте видно, как работал передачик недалеко от приемной антенны, затем как он был вынесен немного дальше, а вот сигналов непосредственно со второй "позиции" толком не видно. Итак, возможно, мешает холм земли между антеннами?
Не хотелось удовлетвориться отрицательным результатом. Уже стало темнеть, и я вышел вновь с передатчиком "за околицу", на этот раз увеличив длину передающей антенны до примерно 3-х метров. Включив передатчик на участке, пошел с ним, чтобы видеть, как будет меняться сила сигнала. Со стороны это выглядело забавно - в потемках идет мужик с корзинкой, в которой мигает неонка, и с палкой в руках, к которой прицеплен провод. Впрочем зрителей вокруг не было. Итак, вышел на позицию, расположенную примерно там же, что и ранее, но выше по склону, чтобы земля не заслоняла прямую видимость между антеннами. Только кусты мешают. Минут пятнадцать передавал, включая и выключая несущую на несколько минут. Затем, включив несущую пошел обратно. Поднявшись на наш пригорок, оставил работающий передатчик за оградой, метрах в пятидесяти от домика, и побежал смотреть скриншот.
Вот на нем видно, как в 17:35 ГМТ передачик был включен на участке, затем сигнал слабеет и перестает быть красным (вытащил заземлитель) и по мере моего удаления стремительно слабеет. Когда я спустился в ложбину - как отрезало. Далее видна очень слабая трасса, если бы она не находилась между более мощными началом и концом, то ее не заметишь. Это соответствует нахождению на позиции за кустами. Далее с 17:47 сила сигнала увеличивается - это я решил не опирать палку с антенной на куст, а держать ее в руках. Подумалось, что куст может мешать передаче (так и оказалось!). Видим тире, точку и затем постепенно усиливающуюся несущую, пока она не станет вдруг красной - это я иду обратно и, остановившись за участком, втыкаю заземлитель и ставлю антенну вертикально. Но затем она наклоняется на бок, а я уже убежал смотреть скриншот.
Обнаружив, что сигнал есть, спешу обратно, чтобы передать в QRSS-30 хоть что нибудь: не остаться же этому эксперименту без передачи осмысленной информации. Передаю букву U как характерную часть моего позывного rn3aUs. На этом эксперимент заканчивается.
Итак, проанализируем результаты:
1. Передача в диапазоне КНЧ на частоте 11 Гц возможна! (Кстати, почему я выбрал такую частоту? Из следующих соображений: она находится между шумановскими резонансами и для локальных тестов это лучше - меньше шумов. Ниже 8 Гц сильно возрастает засветка от щелчков в силовой сети. Выше по частоте лежит зона 25 Гц, куда проецируется работа импульсных блоков питания - на дневных скриншотах это хорошо видно. Можно было бы попробовать где-то на 30 Гц, но это уже относится скорее к диапазону 30-300 Гц. Так как хотелось отметиться на более низком диапазоне 3-30 Гц, то и остановился на этом номинале. Реально получилось 11,68 Гц).
2. Стабильности простого RC-мультивибратора оказалось достаточно для длинных мод. Впоследствии можно будет использовать кварц с делением, что хватит и для QRSS-6000. Приятная особенность диапазона КНЧ.
3. Удалось осуществить передачу на расстояние в пределах 100 метров. Тут остается неоднозначность в отсчете дальности: откуда считать - от места снижения (вертикальной части) приемной антенны или от конца горизонтальной ее части, которая была ближе к месту передачи. Разница дальности составит 20 метров. Но тем не менее первые десятки метров преодалены. (Помнится, в свое время продавались китайские игрушечные детские рации уоки-токи. Их хватало как раз на такое расстояние. Так что и мой результат не так уж и плох).
4. Судя по всему, передача осуществляется электрическим полем через емкостную составляющую между антеннами (ближняя зона поля, реактивность), поэтому очень существенна экранировка местными предметами. Прислонять антенну к кустам нельзя, сигнал слабеет. Земля полностью экранирует. Применение заземления весьма желательно. (От мысли использовать так называемую земляную антенну - подключать передатчик между двумя заземлителями, отказался, так как такой вид связи давно известен и он скорее соответствует связи через омическое сопротивление грунта.)
5. Говорить о величине излучаемой мощности как-то даже затруднительно. Подводимая была 0,7 х 12 = 8 Вт, каскад в классе B дает КПД не выше 75%, это уже 6 Вт, которые могли бы пойти в нагрузку. Но где эта нагрузка? Двхуметровый кусок проволоки? Получается, передатчик работет на холостом ходу, гоняя колебания в контуре выходная обмотка - сглаживающая емкость. В антенну посупает лишь микроскопический ток, перезаряжая мизерную емкость между антенным проводом и землей (окружающими предметами). Надо полагать это было QRPPPPppppp в районе долей микроватта. Вся же мощность рассеивалась в обмотках и железе выходного трансформатора. Прикинем в цифрах: емкость трех метров проволоки составляет примерно 15 пФ. На частоте 11.68 Гц это дает реактивное сопротивление 900 МОм. При размахе 60 В действующее значение составляет примерно 20 В. Ток антенны 22 пикоАмпера. Мощность 0,44 мкВт. Если такие подсчеты корректны, конечно...
6. В целом эксперимент можно считать успешным, так как был даже передан сокращенный позывной.
Жаль, но дачный сезон с началом учебного года у детей завершается и для меня. Как всегда все самое интересное получается лишь под конец, скомканно, в режиме нехватки времени на подготовку...
За двое суток приема замечены целых три несущих в районе 60 Гц, одна из которых 59,6 Гц уже наблюдалась ранее, еще добавилась 60,2 Гц. Хотелось бы думать, что эти сигналы все же имеют отношение к заокеанским силовым сетям в разных странах..
Очень странно было видеть ранее не наблюдавшийся сигнал на частоте 8 Гц. Первую ночь он был в одиночестве, во вторую ночь можно разглядеть помимо него слабые несущие на субгармониках кратных 1 Гц. Какие-то секундные импульсы? Раньше подобного не было, сигнал особенно заметен ночью.
