Sintonizar las bandas de ELF, SLF, ULF, VLF y LF con SDR

Estas bandas de baja frecuencia pueden ser sintonizadas con:

  • Un receptor. Normalmente no se encuentran en receptores comerciales únicamente en profesionales.
  • Un conversor. Una forma de habilitar un receptor comercial para la recepción de estas bandas de baja frecuencia es mediante un conversor de baja frecuencia que convierta la señal en una frecuencia sintonizable por el receptor que actuará como frecuencia intermedia.
  • Un SDR. De nuevo los SDR más populares no llegan a estas bandas bajas solamente los profesionales como p.e. pluto  Así por ejemplo los  RTL-SDR.COM tienen la frecuencia más baja en 20 MHz y mediante muestreo directo llegan hasta los 500 kHz (onda media), aunque en la práctica se ha podido sintonizar Radio Argel (252 kHz). Por su parte RSP1A llega hasta los 1 kHz y se pueden sintonizar completa toda la banda de LF
  • Una tarjeta de audio (lo veremos más adelante)
  • Un receptor específico (lo veremos más adelante)
De todas formas, antes que nada hay que recordar que  se  necesitará:

  • antenas muy específicas en general de gran tamaño  (metros y metros de antena extendida al aire libre, etc.) o enrollada sobre un núcleo de ferrita. 
  • preaplificadores de bajo ruido específicos  


Sintonizar con una tarjeta de audio

Muchas tarjetas de audio tienen una frecuencia de muestreo de 48 kHz  (El teorema de Nyquist dice que es necesario muestrear a doble de la frecuencia máxima de la señal a digitalizar) por lo que  son capaces de sintonizar emisiones de radiofrecuencia desde los 0 kHz hasta  los 24 kHz y por tanto pueden utilizarse como receptores de las bandas de VLF y LF conectando una antena de hilo muy largo a la entrada de micrófono y un software especial. Frecuencias de muestreo menores permitirán bandas menores por ejemplo con 42 kHz se tiene hasta 21 KHz

  • SAQrx es un programa para el sistema operativo Windows, que con una tarjeta de audio con una frecuencia de muestreo de 48 kHz, es capaz de sintonizar la banda de 0-24 kHz, es decir  ELF, SLF, ULF, parte de VLF . El software además permite un filtrado con anchos de banda de 300, 1000 y 2400 Hz. He probarlo el software con una tarjeta de audio modelo  Alesis Core1 (24 bits, 48 kHz) y funciona. El desarrollador también proporciona los fuentes en C+ que podrían ser compilados para otras plataformas.
Tarjeta de audio utilizada en la prueba

Pantalla del programa SAQrx


CORE1 + SAQrx : sin señal de entrada

CORE1 + SAQrx : con señal de entrada de una antena Mini Whip sin toma de tierra (obsérvese el nivel de ruido)

CORE1 + SAQrx : con señal de entrada de una antena Mini Whip con toma de tierra (obsérvese el nivel de ruido disminuye unos 30dB)

 
Hay una versión, la v0,98,  también solamente para windows aunque está disponible el código fuente en C por lo que puede compilarlo para el ordenador que quiera con más que permite visualizar el espectro hasta 96 KHz (Frecuencia de muestreo de 192 kHz) con más funcionalidades





Hay varios temas que debe investigar:

  • Emisoras por debajo de 96 kHz
  • Buscar tarjetas de audio populares (fáciles de adquirir y baratas) que tengan frecuencias de muestreo de la entrada más altas y con ello ampliar la banda sintonizable. Las dos frecuencias que se usan para el muestro de señales de audio son las de 44.1kHz (CD) y 48kHz (LFilm y TV). Sin embargo ya se utilizan frecuencias de muestro superiores como 88.2kHz, 96kHz,176.4kHz, y  192kHz que doblan y cuadruplican las frecuencias mas altas que son estándares de calidad. Así pues teóricamente sería  posible  con 96kHz sintonizar la banda de 0-48kHz(, toda la VLF) y con 192kHz la banda de 0-96 kHz (parte de LF), incluso con un muestreo de  384 kHz (la banda de 0-192kHz, parte de LF u onda larga) pues el software parece que lo permite. Podría ser posible, pero habría que comprobarlo, con tarjetas como:
SAQrx mostrando hasta los 48kHz

Para comprobar que SAQ está realmente emitiendo se puede sintonizar un kiwiSDR en Suecia, como por ejemplo:

Sin emisión según SK5SM


Receptor de señales horarias

Hay tarjetas sintonizadoras desde  (Conrad 14,5 € y en Aliexpress desde 1,12€). Además necesitaremos un procesador en placa como arduino o Raspberry 
Se puede hacer con  una raspberry un retransmisor de DCF77 pero incluso con un teléfono móvil se puede conseguir poniendo una app y el volumen del altavoz al máximo !!!! DCF77 Emulator 
Se puede usar el circuito MAS6181 para hacer un  sencillo receptor o de forma mas artesanal aqui

Atenuación de las ondas de radiofrecuencia en el agua

Fuente: Underwater radio communication

Otros temas a considerar es la difracción de las ondas cuando pasan del aire al agua y la variación de la longitud de onda al cambiar el medio

Referencias

Para leer más sobre las emisoras de radiodifución:

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