Pull to refresh
Comments 72
Недалеко от резонансов Шумана (по частотному диапазону) находится и другой интересный объект, на этот раз рукотворный — это излучение энергетических ЛЭП на частоте 50 и 60 герц. Как известно, в мире есть немало ЛЭП, длина которых соизмерима с длиной волны на этих частотах, а коли так, то излучать они будут достаточно эффективно. Вроде бы энергетикам даже приходится для этих ЛЭП учитывать среди прочих потерь потери на излучение.
Следовательно, наши энергетические системы (с учётом их огромной суммарной мощности) являются самыми мощными передатчиками на Земле, и инопланетянам наши сигналы 50/60 Гц должны быть хорошо известны.
А блэкауты в энергосистемах случаются когда соседи решают немного отдохнуть от назойливого гудения?
Когда я учился в МЭИ, в курсе теоретических основ электротехники были задачи вида «рассчитать согласование для ЛЭП длиной 1500км». Расчет согласования, разумеется, велся для минимизации излучения в воздух (непродуктивные потери).

А разве ионосфера выпустит наружу сигнал с такой низкой частотой?

инопланетянам наши сигналы 50/60 Гц должны быть хорошо известны

Энергосистемы преимущественно (условно все) трехфазные, у них потри на излучение ничтожны. Ну, а то, что все же излучается, не очень-то преодолевает слои Хевисайда.

В принципе инопланетяне вполне могут построить параболический рефлектор такой апертуры (порядка сотен километров), при которой в его фокусе реально расположить облучатель (полуволновый вибратор для 50Hz будет иметь длину около трех километров, порядково тот же размер будет у других конструкций) сверхдлинных радиоволн. Но что-то мне кажется, что ради приема немодулированной несущей затеваться с такими антеннами особо смысла нет.
Кстати интересный вопрос, слышны ли радиостанции земли в космосе. Связи на 144 МГц космонавты с радиолюбителями проводят, но там все же направленные антенны, а вот обычные АМ/FM станции интересно, слышны или нет.

Космонавтов нет здесь случайно? :)
Кстати интересный вопрос, слышны ли радиостанции земли в космосе.

Зависит от частотного диапазона. УКВ FM радиовещание — в теории слышно надежно слышно, на практике, полагаю, адская помеховая обстановка из-за того, что станции разных регионов налазят друг на друга и давят друг друга, так что именно послушать фрагмент передачи, пролетая над антенной передатчика, может оказаться проблематично. Волны коротковолновой части спектра часто хорошо отражаются от слоев Хевисайда (или поглощаются ими в зависимости от частоты и состояния ионосферы), но опять же в зависимости от состояния ионосферы, частоты и зенитного угла излучения, могут преодолевать ионосферу и выходить в космическое пространство. Ну или наоборот — Спутник-1 имел передатчики 20MHz (короткие волны) и 40MHz (УКВ, т.н. Low Band), которые принимались на поверхности земли.

Связи на 144 МГц космонавты с радиолюбителями проводят, но там все же направленные антенны

Направленные антенны сильно необязательны в случае ISS — расстояние небольшое по меркам практически идеального свободного пространства, имеющиеся на борту ненаправленные антенны достаточно эффективны, нет проблем с мощностью передатчика, компенсирующего ненаправленность антенн.
Направленные антенны почти обязательно необходимы для проведения связей через любительские спутники-ретрансляторы, причем главная проблема — услышать спутник, а вовсе не передать на него. Типичный р/л спутник передает с мощностью порядка несколько сот милливатт на ненаправленную антенну, поэтому принять его на самом деле трудно, а для передачи на спутник, если не мешают другие желающие своими непредумышленными помехами, то достаточно обычной портативной радиостанции с даже обычной стандартной «резинкой». На практике же довольно часто используют очень короткие (с низкой направленностью) антенны, которые достаточно малы для того, чтобы их было удобно держать одной рукой и направлять на спутник на слух, по максимуму принимаемого сигнала (вторая рука при этом управляет радиостанцией). Разумеется, у продвинутых энтузиастов есть более эффективные антенны с альтазимутальными поворотными устройствами, которые направляются на спутники автоматически.

обычные АМ/FM станции интересно, слышны или нет

У р/л УКВ аппаратуры мощность часто порядка единиц ватт, иногда пару десятков, очень редко больше сотни. И то их слышно на простые ненаправленные антенны. У вещательных FM станций мощность обычно не бывает ниже нескольких сотен ватт, нередко единицы киловатт. Конечно слышно, только удовольствие от приема их едва ли кто-то на борту получит из-за взаимных помех десятков станций на одной частоте. Находясь на земле, вы нечасто услышите станции из-за горизонта. Вернее услышать их можно было бы часто, если бы не местные передатчики, которые надежно перекрывают такие сигналы своим, более мощным. Можно говорить о сильно упрощенной и не совсем соответствующей реальности схеме, при которой радиоволны УКВ диапазонов распространяются только в пределах прямой видимости, до горизонта — такое упрощение допустимо для простоты. Но поскольку космонавты находятся над горизонтом, для них такого ограничения нет и они слышат все радиостанции с видимой поверхности.
AM — все будет зависеть от частоты и состояния ионосферы, потому что AM-радиовещание находится в области коротких, а также средних и длинных волн, в отличие от FM, которое всегда преодолевает ионосферу (ОК, редкие исключения бывают внизу УКВ, на на дециметровых волнах и выше, но интересны они только для радиолюбителей).

Космонавтов нет здесь случайно? :)

Поддержу вопрос, тоже интересно было бы пообщаться.
адская помеховая обстановка из-за того, что станции разных регионов налазят друг на друга и давят друг друга, так что именно послушать фрагмент передачи, пролетая над антенной передатчика, может оказаться проблематично.
Ничего такого не происходит. Хоть я и не совсем космонавт, но одно время увлекался FM приемом с бортов летящих самолетов. Высота 10 км дает стабильный круг приема диаметром около 700 км и по идее тысячи FM станций должны попадать в этот круг, особенно при пролетах над плотно населенными территориями. Так было бы если бы диаграмма направленности антенны была круговой в вертикальной плоскости. На самом деле диаграмма направленности антенн FM станций очень узка в вертикальной плоскости. Т.к. не имеет смысла излучать что либо в космос, мощность передатчика ограничена, а все слушатели (может кроме меня и космонавтов) находятся на поверхности Земли. В результате самый населенный эфир в аэропортах на земле. При подъеме на 3х и выше километровую высоту и отлете от крупного города остаются кратковременно только редкие дальние станции, либо станции с плохими антеннами, либо станции к какими то совершенно безумными мощностями излучения. Потом они исчезают. Далее появляются новые, в диаграмму направленности антенн которых я попадаю. Так что скорее всего на орбите FM можно будет послушать. Но в странном режиме.
И еще. При FM модуляции если частоты станций совпадают, вы слышите только самую хорошо принимаемую станцию. Остальных не слышно.

ЕМНИП, Муса Манаров выходил на любительских диапазонах с позывным U0MIR.

Я ненастоящий космонавт, но большой поклонник фильма «Гравитация». Осознавая глубину пропасти, лежащей между технотриллером и реальной техникой, рискну предположить, что научные консультанты фильма свой хлеб ели не зря.

В фильме есть сцена, где Райан Стоун связывается с неопознанным собеседником, вначале принимая его ЕМНИП за оператора китайской наземной станции сопровождения. Но он оказывается Гренландским рыбаком. И есть короткометражка — спинофф к фильму.
Сеанс связи упоминается в этом разборе, там же ссылка на обсуждение.
Цитаты из гуглоперевода
Q. В фильме «Гравитация» доктору Райану Стоуну по радио звонит кто-то с Земли. Как это сделать?

A. Во время этой сцены доктор Стоун находился в капсуле «Союз», возился с радио, пытаясь получить сигнал с земли. На корабле «Союз» установлена ​​радиостанция УКВ диапазона, предназначенная для связи с наземными станциями. Это радио может передавать / принимать сигналы на частоте 18 МГц, поэтому оно может принимать сигналы от наземных радиолюбителей.

A. Внутри самой МКС есть радиолюбительский радиоприемник, который астронавты часто используют для связи с другими радиолюбителями на земле.

A. одна из первых женщин, живущих на космической станции, Сьюзан Хелмс, однажды говорила с аудиторией в музее науки в Портленде, штат Орегон, городе, который она считает своим домом. Она рассказала о том, как использовала радиолюбитель, пока была на борту. Пара мужчин из аудитории рассказала о своем разговоре с ней, когда они были в Восточном Орегоне во время охоты, а она находилась на орбите выше.

A. (Atlantis), который летал около четырнадцати лет назад в сентябре 2000 года, доставил на МКС первую постоянную УКВ (не коротковолновую) систему голосовой и медленной пакетной радиосвязи. С тех пор на борту МКС обычно находился как минимум один лицензированный радист-любитель.
Сейчас кстати, если не ошибаюсь, на МКС вполне полноценный спутниковый интернет, можно и youtube смотреть и домой звонить :)

Так-то да, все космонавты вроде проходят тренинги по радиолюбительской связи, но вот догадался ли кто-то из них взять в космос SDR и записать широкополосные сигналы/спектры, не знаю, было бы интересно посмотреть.
Причём не только записать, но и выкладывать в интернет.
Прохождение радиосигналов между землей и космосом наверняка замерялось широкополосными приемниками, и скорее всего аппаратура там подороже чем любительские SDR за 100$ :) Только да, вряд ли это кто-то выкладывал.

В twitter кстати немало космонавтов присутствует, там им в принципе и вопросы можно задать. Вот про Хабр не знаю :)
первую постоянную УКВ (не коротковолновую) систему голосовой и медленной пакетной радиосвязи

Сейчас там Kenwood TM-D710G. До этого, кажется, был Kenwood TM-D700.

С МКС связь можно провести на обычный баофенг, без направленной антенны. Кроме того на МКС иногда работает ретранслятор, через которой можно провести связи с корреспондентами, находящимися на значительном удалении.
трехфазные, у них потри на излучение ничтожны.
Раз уж их приходится учитывать, то не так уж они ничтожны.
Но что-то мне кажется, что ради приема немодулированной несущей затеваться с такими антеннами особо смысла нет.
Что-то мне подсказывает, что толковые инопланетянские учёные спецы даже из немодулированной несущей сумеют извлечь кучу нетривиальной информации. Им будут доступны три основных параметра — частота, фаза и амплитуда. Что можно вытащить из рассмотрения ширины спектральной линии, или по-другому, стабильности частоты? Да то, что этот сигнал — искусственный. Стабильность фазы это подтвердит. А из амплитуды (а она не совсем немодулированная) они вытащат её недельную и суточную периодичность. Возможно, они найдут и другие ритмы.
полуволновый вибратор для 50Hz будет иметь длину около трех километров

Около трех тысяч километров.
50 и 60 герц. Как известно, в мире есть немало ЛЭП, длина которых соизмерима с длиной волны на этих частотах

полуволновый вибратор для 50Hz будет иметь длину около трех километров

Куда мир катится…
300000/50=6000 км (шесть тысяч километров).


PS. где бы достать телефон или электропочту этого "как известно"?
У меня к нему накопилось масса вопросов.

Как раз для инопланетян самое то, антенна космических размеров :)
Куда мир катится…
300000/50=6000 км (шесть тысяч километров).
Полуволновой вибратор для 50Hz будет иметь длину около трех километров

Ах, да, точно — если длина волны 6000 км, то половина волны как раз 3 км и будет.
Прошу прощения, лоханулся.

Допустим, что есть ошибка в нулях, а не в самих подсчётах.

Да фигня вопрос вообще.
Тут намедни в одном нолике в Пенсильвании ошиблись — теперь у "потенциального партнера" новый президент, ага.
Один нолик, три нолика — какая разница? Тут главное 6 пополам правильно поделено.

где бы достать телефон или электропочту этого «как известно»?
У меня к нему накопилось масса вопросов.
Ну вот я, автор того первого комментария, с которого начался этот трэд. Зачем вам мой телефон, если я сам тут? А что касается моего «как известно», то не ленитесь гуглить, и вам тоже всё станет известно. Вот например, автор этой статьи нашёл в мире аж 6 ЛЭП с длиной от 1500 до 2500 км. Надо полагать, что более коротких линий найдётся ещё больше. Не забываем, что четвертьволновой излучатель на частоте 50/60 Гц имеет длину как раз 1500/1250 км.
Поскольку я в гугле не забанен, попробую ответить и на остальные вопросы из вашей «массы».

Чтобы генерировать сверхнизкие частоты, можно взять два излучателя более высокой частоты.
При этом возникнет разностная частота.
Но это работает для звуковых волн в среде, а для радиоволн надо еще подумать.

Если взять две частоты, то это будет две частоты. Чтобы получить разность частот, то надо выполнить какое-то преобразование, конвертацию.
Была проблема в гидроакустике — излучать низкочастотные звуковые волны. Один излучатель не мог с этим справиться, тогда предложили применить два излучателя с более высокими частотами, чтобы разность соответствовала нужной низкой частоте.
Описание этого устройства сразу не нашел.
Но есть подобное — например, если излучать ультразвук с разными частотами, то будет ультразвуковой динамик, который может слышать человеческое ухо. Такое применяется, например, в выставочных залах, чтобы описание экспоната было слышно только тем людям, которые около него стоят.
www.explainthatstuff.com/directional-loudspeakers.html — вот одна из ссылок.
Но здесь тонкость в том, что разностная частота возникает непосредственно в ушах человека.
И почему бы не применять звуки под водой, если идет речь о ВМФ…
Сгенерировать сигнал 10-20КГц не проблема, раньше для этого даже механические генераторы использовали (на фото Alexanderson Alternator Station, частота 17.1 КГц, его кстати включают раз в год на Memorial Day, любой может попытаться принять):


Проблема не сгенерировать, а передать такой сигнал в эфир. В идеале длина антенны должна быть хотя бы 1/4 длины волны и находиться хотя бы на высоте пары длин волн над землей, что при СДВ-частотах и длине волн в километры уже проблематично. В итоге получается КПД в доли процента.
Вот и я о том же, чтобы не сгенерировать, а передать сигнал в эфир. То есть, мы передаём два более высокочастотных сигнала через маленькие антенны на маленькую опять же приемную антенну, а на ней возникают биения.
Вообще-то я больше подразумевал ультразвук в воде для ВМФ же.

Воздух или вода передают механические колебания, а радиоволны в эфире не смешиваются :) Если передать 2 сигнала с 2х антенн, они так и будут существовать параллельно.

а для радиоволн надо еще подумать

Берете смеситель и получаете на выходе продукты суммы и разности двух частот. Дальше, обычно фильтровым методом, выделяете необходимую вам низкую частоту частоту — профит. Приблизительно так работает супергетеродинный приемник — берет одну частоту из эфира, другую из собственного микромощного генератора, подает на смеситель, и на выходе получает кучу всякого мусора, из которого отфильтровывает т.н. промежуточную частоту, с которой уже работает дальше (сначала усиливает, иногда еще раз или два преобразует на другие промежуточные частоты для облегчения дополнительной фильтрации или дополнительного усиления, ну и в конце концов декодирует или в общем случае демодулирует).
Спасибо, знаю и про супергетеродинные, и про сверхгенеративные приёмники.
Если мы перешли от подводных лодок к электромагнитным волнам, то мне интересно, почему до сих пор не рассчитали такую антенну, у которой сигнал не расходится в пространстве, а идет лучом. Вот, например, кольца дыма — летит кольцо и не рассеивается, вот так бы и электромагнитную волну закрутили и летела бы себе ровно.

Такие антенны были известны ещё во время ВОВ, и использовались немцами для навигации по лучу, а британцы ставили им помехи. Можете поискать в гугле battle of the beams.


Другой вопрос, что луч был неидеальный конечно.


Может ли существовать лазер в радиодиапазоне, не знаю.

Было упоминание где-то в статье про мощные лазеры на Хабре о прохождении мощного лазерного луча сквозь воздух — воздух при этом ионизируется и оказывает меньшее сопротивление прохождению луча. Можно попытаться использовать ионизированный лазером канал для передачи короткого пакета радио. Правда, сам лазерный луч будет явно информативнее.
Я имел в виду лазер непосредственно в радиодиапазоне, излучающий на частотах ну скажем, 1-30МГц когерентный и параллельный луч. Но я не физик, не знаю, мои познания в лазерах ограничены контентом журнала Юный Техник времен СССР ;)
Что-то подсказывает, что можно с соответствующей коррекцией масштаба и на других материалах. Скажем, призмы существуют и для оптических лучей, и для радиодиапазона.
Конечно же, лазер в радиодиапазоне существует, и он называется «Антенна». Поскольку основное свойство лазера — это генерация когерентного излучения (условно говоря, синусоидального) — то эта задача для радиодиапазона легко решается. Для светового (где лазеры) — значительно труднее, и даже лазерное излучение не является настолько же «чисто» синусоидальным, как радиоволны.

Но, чем больше длина волны — тем быстрее луч расходится за счёт дифракции. Так что таких узконаправленных лучей, как световые лазерные, в радиодиапазоне создать нельзя.

Мазер — для радиодиапазона. Раньше они были большими (как деревья в ыильме :)
Не так давно британцы сделали малогабаритные.

Мазер, возможно, подойдет. Тем более, что станоаятся компактнее.

Если взять какой-нибудь радиосигнал и воспроизвести его на сильно замедленной скорости, можно услышать усталый голос, повторяющий «ноль-один-один-ноль» (й)

Это известный феномен вроде, радиооператоры долго слушающие шум, начинали слышать голоса которых нет.

Подтверждаю. Если сутки-двое почти непрерывно слушать телефонию или телеграф, то в шуме эфира начинают слышаться голоса или телеграфные посылки соответственно. С отдыхом это проходит.

Паранармальщики очень любят этот эффект некоторые. Записывают на микрофон тишину итд и тп...

Ещё можно добавить, что килогерцы — это далеко не самый нижний предел низкочастотной связи. В ВМФ (возможно не только) используются частоты всего лишь в десятки герц — см. передатчик Зевс
Да, спасибо, Зевс на 82Гц вроде работает до сих пор, судя по vlf.u01.de/zevs.php. Но в отличие от килогерцевых частот, принять его по отзывам, весьма сложно (лично не пробовал).

Завидую тем кто по картинке видит модуляцию. Этот перк по дефолту у электроньщиков и тру-связистов?

Надо просто сравнить вашу картинку с картинками разных видов модуляций. Поглядите на радиосканнере.
Этот перк по дефолту у электроньщиков и тру-связистов?

Со временем становится трудно различать врожденные и приобретенные качества, так что затрудняюсь ответить. :)
Ждём продолжения цикла про приём сигналов для подлодок на SDR. Неплохо бы о нейтринной связи. Нет завалялись ли у кого записи со станции на Байкале?
Еще посылка с Aliexpress с нейтринным передатчиком не дошла, придется подождать :)))
Так кто-то же пишет. А кто-то другой в специализированном институте обрабатывает.
Угу, там доступны маломощные передатчики с потоком до 109 антинейтрино в секунду, при средней энергии около 13 кэВ.

Жаль, что за время полного распада их материала ни одно из испущенных антинейтрино не войдет во взаимодействие с веществом…
Это вероятностное явление, так что правильнее говорить «Жаль, что за время полного распада их материала вероятность того, что хотя бы одно из испущенных антинейтрино войдет во взаимодействие с веществом, неотличима от нуля...»

Якобы в передатчи ИФРНС «Чайка» (100 кГц) подмешивают сообщения для дизельных подлодок.

Небольшое дополнение к весьма интересной и доступной для всех теме:


Придется взять кабель подлиннее, подключить его ко входу звуковой карты

магнитная антенна + обычный УЗЧ позволят еще и пеленговать направление на станцию


Как принимаются сигналы сверхнизких частот, вопрос не менее интересный

магнитная антенна, вот например, на рубке U-Boot:
image


сигнал все равно зашифрован

"полезная нагрузка" — естественно, особенно с учетом того, кто вещает с большинства таких передатчиков, но позывные — нет.
Вот пример — позывной RDL повторяется в начале передачи:
image


Проблема не сгенерировать, а передать такой сигнал в эфир

если брать любителей 9 кГц, которые через океан связываются, либо длинную проволоку на воздушном шарике либо два штыря в землю, питают от мощного УЗЧ в сотни ватт (КПД там микроскопический), для улучшения отношения сигнал-шум используют накопление сигнала за сутки, а то и недели.

Усреднение спектра (FFT на определенном временном окне, на следующем окне и т.д.) — спектр помех случаен, а спектр сигнала нет. Дело облегчается тем, что при дальних связях у СДВ-передатчика частота ОЧЕНЬ хорошо стабилизируется и там полоса в микрогерцы! Вот пример такого усреднения за двое суток:

(вот здесь перечень любительских СДВ-достижений — http://abelian.org/vlf/amateur-radio/)
Я тоже баловался в MATLAB, работает:

А вот спектрограмма
image

То есть, передаваемый сигнал с передающей стороны передаётся многократно, а с принимающей, соответственно — «накапливается»?

P.S. А нельзя ли как-нибудь так сразу сказать так, чтобы всё понятно было, или, хотя бы, чуть больше, чем почти ничего?

Когда цель — зафиксировать СДВ-сигнал на максимальной дальности, то сигнал — просто тон строго фиксированной частоты, включают и ждут, когда его таки зарегистрируют :-)

А обратная связь как?
Как передающий поймёт, что принимающий зарегистрировал?
Интернет? Телефон? Телеграф? Почта России? Объявление в газете? Реестр Россвязи?
То есть, что-то среднее между «интернет» и «объявление в газете» :)
А 30 лет назад?
Действительно, бумажные карточки отправляли. Из истории радиолюбительства:
— Лбов заручился согласием губернского исполкома на «устройство любительской радиотелефонной станции с передатчиком мощностью не более 1/2 лошадиной силы», позывной для своей радиостанции придумал сам — Р1ФЛ, что означало «Россия, первая, Федор Лбов». В ночь на 15 января 1925 года он вместе со своим сослуживцем В. М. Петровым (Петров работал на ключе) впервые вышли в эфир: «Всем, всем! Здесь Р1ФЛ. Сообщите о слышимости, Россия, Нижний Новгород, Новая, 40». Приёмник у Лбова еще не был готов, услышать ответные сигналы Лбов и Петров не могли, поэтому передавали в эфире свой почтовый адрес. Через сутки пришла телеграмма: «Вы громки на 96 метрах, буду слушать в 18:00 по Гринвичскому времени».

У радиолюбителей — гуглите "QSL card". Существует как в традиционном бумажном, так и в электронном варианте. У военных подводников — не знаю, наверное в диапазоне от никак до выхода на связь на коротких волнах (раньше) или через спутник (позже, до сейчас включительно) при возможности.

В светлую пору юности, в качестве антенны для собранного детекторного приемника использовал фазный провод электрической сети. Она достаточно протяженная.


Так и здесь, главное про разделительный конденсатор не забыть, с высоким напряжением пробоя

Попытаться, конечно, можно, но вряд ли получится. В этих делах помехи от электросети — злейший враг, на диаграмме "время-частота" там внизу белым-бело от них. В детекторном приемнике есть колебательный контур, и настроен он на сотни кГц, а от них намного дальше до 50 Гц и ее гармоник, чем от СДВ-диапазона.
P.S. Ведь этот диапазон и ученые используют для анализа внезапных ионосферных возмущений (еще в первую мировую телефонисты заметили "свисты"), в горы забираются, чтобы подальше от городов

Раньше импульсных источников питания практически не было и электросеть была относительно чиста на низких частотах. Действительно удавалось использовать ее в качестве антенны.

Сейчас в плане помех там дичь, особенно в условиях города. Чтобы что-то принять на ДВ-СВ-КВ нужно не просто быть не подключенным к сети, а быть как можно далее от любых проводов (или заморачиваться правильной внешней антенной на крыше и основательными фильтрами по питанию).

Это да! Даже КЛЛ-ки заметно шумят в полосе 35-40 кГц. Хотя есть и некоторая польза :-) СДВ-приемник хорошо подходит для проверки работоспособности металлодетектора в плане наличия импульсов в катушке.

написание цифрового демодулятора с PLL явно выходит за рамки этой статьи

Написание с выкладыванием в открытый доступ было бы, к тому же, чревато. Но это было бы интереснее всего!

Программа Spectrum Lab немецкого радиолюбителя Wolfgang Büscher позволяет прекрасно регистрировать СДВ-передачи. Вот один из пойманных мной сеансов связи (используется обычная "морзянка" — FSK Morse):
image
В конце, как и положено, K — перехожу на прием.
Позывной есть, ну а цифры — это кого надо цифры :-)

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.