Längstwellenempfang mit dem PC

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Längstwellen sind elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 3 bis 30 kHz. In diesem Frequenzbereich werden hauptsächlich Funkübertragungen zu militärischen und technischen Zwecken von Sendern auf der ganzen Welt ausgestrahlt. Dieses Frequenzband eignet sich besonders gut für weitreichende Übertragungen. Die militärischen Übertragungen sind meistens verschlüsselte Botschaften an U-Boote. Durch das Lesen dieses Buches wird dem Leser nicht erklärt, wie Geheimbotschaften entschlüsselt werden, sondern es wird gezeigt, wie man mit einfachen Mitteln den heimischen Computer als Empfänger für diese Frequenzen einrichtet, um diese Signale am Monitor in Bildform sichtbar zu machen. Daraus kann der Leser sehen, wann und in welchem Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 24 kHz Funkübertragungen stattfinden.

Jeder PC (etwa ab Pentium mit 100 MHz Taktfrequenz) mit eingebauter Soundkarte kann mit relativ geringem Aufwand an zusätzlicher Hard- und Software in einen leistungsfähigen Empfänger für Frequenzen unter 24 kHz „umgebaut“ werden. Die Rauschunterdrückung und Nachhallunterdrückung der Soundkarte wird für diese Sonderanwendung besser ausgeschaltet. Als Hardware ist lediglich eine geeignete Antenne, als Software ein Spektralanalyseprogramm, welches kostenlos vom Internet heruntergeladen werden kann, erforderlich.

Antenne[Bearbeiten]

Als Antenne für den Längstwellenempfang kann - wie für den Empfang von Lang- und Mittelwellen auch - eine induktive Antenne verwendet werden. Diese Antenne sollte aus einer Spule mit möglichst großem Querschnitt bestehen. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der verwendeten Spule, wie ihre Induktivität, ihr ohmscher Widerstand usw. sind nur von geringer Bedeutung und können in einem weiten Bereich variieren. Deshalb ist ihre Anfertigung sehr einfach.

Man braucht hierzu nur eine Rolle isolierten Schaltdrahts, welche über ein mindestens 2 Meter langes Kabel mit dem LINE-IN oder MIC-Eingang der Soundkarte verbunden wird. Am einfachsten wäre es, mehrere Rollen Klingeldraht dafür zu benutzen, die in Elekrohandlungen zu kaufen sind. Diese können oftmals sogar ohne Veränderung als Antennenspule verwendet werden, da diese meist auf eine Kunststoffrolle aufgewickelt sind, und dadurch schon eine fertige Spule darstellen. Man muss beim Kauf nur darauf achten, dass die Enden des Kabels aus der Rolle herausragen, damit man sie an einen 3,5 mm Stereo-Klinkenstecker anschließen kann. Sollte der Durchmesser der Drahtrollen als Empfangsantenne zu unempfindlich sein, dann muss der Draht auf eine größere Rolle gewickelt werden. Das kann bei hunderten Metern Draht eine sehr langwierige Prozedur werden.

Empfangsantenne für VLF bestehend aus der Reihenschaltung von 4 Drahtrollen, von denen sich 2 je auf einer gemeinsamen Achse befinden. Jede Drahtrolle hat einen Durchmesser von 10,3 Zentimetern und besitzt 309 Windungen. Mit Hilfe der Büroklammern ist es möglich, für Testzwecke einzelne Windungen kurzzuschließen, um die Frequenz zu erhöhen.
3,5mm stereo kabel.jpg

Als Kabel, welches vom Computer zu den Spulen führt, ist jedes zweipolige Kabel geeignet. Es gibt in HiFi-Läden Kopfhörerverlängerungsleitungen mit 3,5 mm Stereoklinkenstecker zu kaufen. Dies wäre eine einfache Möglichkeit, die Spulen mit dem Computer zu verbinden. Dazu muss nur von einer Seite des Kabels der Stecker oder die Buchse abgeschnitten, die Isolierung des Kabels ein paar Zentimeter entfernt und mit den Enden der Spule verdrillt werden. Besser wäre es natürlich, die Kabelenden an die Spule anzulöten, da die verdrillte Verbindung nicht besonders stabil ist. Verwendet werden nur die Adern rot und schwarz.

Für einen optimalen Empfang sollte die Empfangsspule in möglichst großem Abstand (nach Möglichkeit über 2 Meter) vom PC und anderen elektrischen Geräten in liegender Position aufgestellt werden. In Stahlbetonbauten ist ein Ort in Fensternähe die beste Wahl.

Für eine höhere Empfindlichkeit ist es auch möglich, mehrere Spulen in Reihe zu schalten. Hierbei ist auf den Windungssinn zu achten, da sich sonst die in den Spulen induzierten Signale gegenseitig auslöschen. Ich verwende als Empfangsantenne für VLF eine Reihenschaltung von 4 Drahtrollen (ohne Ferrit- oder Eisenkern), von denen sich je 2 auf einer gemeinsamen Achse befinden. Jede dieser Drahtrollen hat einen Durchmesser von 10,3 Zentimetern und besitzt 309 Windungen. Für VLF-Empfang ist diese Anordnung sehr gut geeignet, für den Empfang von noch kleineren Frequenzen von ELF-Sendern sollte man mindestens die zehnfache Windungszahl vorsehen.

Glasbutton Tipp.svg

Die Windungszahl der Spule bestimmt deren Frequenz. Das bedeutet, dass eine hohe Zahl von Windungen eine niedrige Frequenz ermöglicht. Die Antenne wird für niedrigere Frequenzen empfindlich. Der Durchmesser der Spulenwindung beeinflusst die Empfangsempfindlichkeit der Antenne. Das bedeutet, je größer der Durchmesser der Spule wird, desto schwächere Signale sind mit der Antenne zu empfangen. Um die Kosten der Antenne niedrig zu halten, ist es sinnvoll, einen möglichst dünnen Draht dafür zu verwenden.


Berechnung der Drahtlänge[Bearbeiten]

Der Durchmesser der Spulen beträgt zum Beispiel 10,3 Zentimeter. Die Windungszahl für VLF-Empfang soll dann etwa 309 Windungen pro Spule betragen, aus dem einfachen Grund, weil man so auf rund 100 Meter Drahtlänge (handelsüblich) kommt. Die Berechnung der Drahtlänge:

Pi=3,1415

Drahtlänge= Pi × Durchmesser × Windungen
3,1415 × 0,103 × 309 = 98,88 Meter

Allgemeine Betrachtungen zur Empfangstechnik und zur Analysesoftware[Bearbeiten]

PC-Monitore erzeugen starke Störsignale im VLF-Bereich. Aus diesem Grund ist es sehr sinnvoll, die Spektrogramme nicht direkt am Monitor zu betrachten, sondern erstmal bei ausgeschaltetem Monitor auf die Festplatte zu speichern und erst zu einem späteren Zeitpunkt anzuschauen oder auszuwerten. Daher ist zeitgesteuerter automatischer Betrieb mit ausgeschalteten Monitor die beste Betriebsart. Zwischen 0:00 Uhr und 6:00 Uhr ist erfahrungsgemäß die beste Zeit für VLF-Empfang, da zu dieser Zeit die meisten Elektrogeräte ausgeschaltet sind und der Störpegel in diesem Frequenzbereich dann auch am geringsten ist.


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