Recepción de VLF y frecuencias inferiores para radioaficionados

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1 Recepción de VLF y frecuencias inferiores para radioaficionados Guillermo-Nicolas Guénon Díaz

2 Índice La banda VLF... 3 Recibiendo en la banda de VLF... 3 Equipo necesario... 4 Antena... 4 Filtros y protección del equipo... 5 PC con tarjeta de sonido... 5 Software... 5 Otras opciones para la recepción en la banda VLF... 6 Algunas emisoras en la banda de VLF... 6 Otras referencias útiles... 7 Bibliografía

3 La banda VLF Esta banda cubre las frecuencias de radio en el rango de 3 a 30 khz, es decir longitudes de onda de 10 a 100 km. Trabajar en esta banda acarrea dos problemas: por un lado a frecuencias tan bajas el ancho de banda disponible para transmitir información es escaso y por otro, longitudes de onda tan importantes imponen el uso de antenas de tamaños enormes. Frecuencias aún más bajas agravan estos problemas. Estos requisitos han hecho que esta banda sólo haya sido explotada por los gobiernos de unos pocos países, con tres aplicaciones principales. Dos de estas aplicaciones son la transmisión de señales horarias (como el sistema ruso BETA 1 ) y para sistemas de radioposicionamiento (como el ruso ALFA 2 ). La otra, comunicaciones a baja velocidad con submarinos sumergidos a pequeñas profundidades. De hecho, las bandas de VLF y frecuencias inferiores son las únicas que pueden emplearse para este propósito, debido a que la conductividad del agua salada la hace impermeable a otras frecuencias, mientras que las de la banda de VLF penetran algunas decenas de metros bajo la superficie. Pero el hecho de que la banda esté poco explotada no significa que no puedan recibirse señales de interés. De hecho, las frecuencias inferiores a 30 khz son ricas en emisiones de radio producidas por fenómenos naturales como rayos, auroras boreales o fenómenos sísmicos. La principal diferencia entre escuchar señales artificiales y señales naturales es que las primeras son de banda estrecha, mientras que las segundas se suelen escuchar en toda la banda de 500Hz a 10 khz. Por tanto en el primer caso se debe tratar de seleccionar al máximo la banda que se desea escuchar, y en el segundo, maximizarla, mientras se eliminan las interferencias causadas por equipo eléctrico. Recibiendo en la banda de VLF Una forma barata de recibir señales en esta banda de frecuencias es emplear la entrada de la tarjeta de sonido de un PC convencional junto con el software de procesamiento adecuado. Estaremos pues aprovechando que la entrada de micrófono de nuestra tarjeta de

4 sonido acepta señales de muy baja tensión en el rango de algunas decenas de Hz a algunas decenas de khz para emplearla como receptor VLF. Debido al ruido que introduce el propio ordenador en estas bandas, principalmente la fuente de alimentación a 50 Hz (en Europa, 60 en EEUU y otros países) y el monitor a sus frecuencias de sincronismo vertical (decenas de Hz) y horizontal (decenas de khz), es posible que no se puedan captar satisfactoriamente los sonidos de origen natural. No obstante, los que son emitidos de forma artificial como resultado de la actividad humana, más intensos y localizados, deberían poder captarse sin problemas. Paul Nicholson describe en su página web la manera en la que consiguió recibir emisiones naturales libres de interferencia en un entorno suburbano (ver bibliografía). Equipo necesario Antena Debido a las grandes longitudes de onda que se emplean para VLF, no es viable la construcción de antenas con una longitud eléctrica significativa, por lo que cualquier antena que construyamos tendrá un rendimiento muy pequeño, típicamente incluso menor del 1%. La opción más sencilla es el empleo de simplemente dos hilos de unos metros de longitud conectados a la masa y a uno de los canales de un conector jack macho estéreo, respectivamente, conectando éste a la entrada de micrófono de nuestra tarjeta de sonido. Más adelante puede intentarse con otros tipos de antenas, como el dipolo de tierra 3, que, clavando dos estacas en la tierra a una distancia d funciona como una antena de espira cuadrada de longitud 4d. También existen esquemas para fabricar de manera casera antenas preamplificadas autónomas que funcionan con energía solar 4. Otros para captar las ondas electromagnéticas que preceden a los terremotos 5, o también las que generan los rayos en las tormentas y 6 4

5 Filtros y protección del equipo. Además de un interruptor entre la antena y la tarjeta de sonido, que proteja el equipo en caso de tormenta o cuando no lo estemos usando, pueden añadirse un par de diodos conectados a tierra en paralelo a los hilos de la antena, para proteger la entrada de micrófono de la tarjeta de sonido de picos de tensión que podrían estropearla. Hay que tratar de eliminar el ruido antes de que entre en la tarjeta de sonido del PC, especialmente el originado en las líneas de alimentación eléctrica (ruido de 50 Hz). Para ello, lo más adecuado es emplear un filtro tipo Notch a esta frecuencia, como el que podemos encontrar en la primera etapa de la cadena de filtros propuesta en PC con tarjeta de sonido. Cualquier PC convencional que pueda encontrarse actualmente es suficiente (basta con un procesador Pentium II a 166 MHz), mientras esté equipado de tarjeta de sonido. Las tarjetas convencionales permiten recibir hasta frecuencias en tono a los khz (debido a que muestrean a 44 1 khz) y otras más modernas, como la Creative Labs Audigy 2 ZS, permiten recibir hasta el entorno de KHz, ya que muestrean a 96 khz. Software De entre toda la variedad de procesadores de audio basados en software, el más recomendable para estos usos es el Spectrum Lab, desarrollado por Wolfang Büscher (DL4YHF) Esta programa simula un receptor con analizador de frecuencias completo, pudiendo añadirse distintos tipos de filtros, conversores de frecuencias. Se recomienda por varias razones: - Ha sido desarrollado específicamente para este propósito por un radioaficionado. - Es altamente configurable. - Incluye varios archivos con ajustes predefinidos para diversos tipos de recepción. - Permite guardar las señales captadas para procesarlas de diferentes formas a posteriori. - Es gratuito. 5

6 Este programa (para Microsoft Windows) puede obtenerse gratuitamente de la página web de DL4YHF, donde también encontraremos tutoriales introductorias. Una lista de sus características se encuentra en Otras opciones para la recepción en la banda VLF También existen antenas activas de VLF, así como equipos que permiten elevar las frecuencias captadas en estos rangos a la banda de HF entre 4 y 4.5 MHz, de manera que puedan ser captadas por equipos convencionales de radioaficionado. Estos equipos pueden encontrase en tiendas on-line, como o en Puede ser interesante amplificar la señal antes de aplicarla a la entrada de la tarjeta de sonido. Giuseppe Accardo propone un amplificador a válvulas de bajo ruido y alta linealidad para VLF y frecuencias inferiores en Algunas emisoras en la banda de VLF Esta lista puede ser ampliada en En encontramos otra más reducida, pero cuyo objetivo es ser más fidedigna, al basarse en observaciones recientes de varios radioaficionados. Al final de esta última página web también encontramos una calculadora para hallar la posición exacta de una emisora a partir de las medidas sobre la dirección de procedencia de la señal aportadas por dos radioaficionados. Identificativo Frecuencia Posición del transmisor Notas khz Varios emplazamientos Radionavegación sistema ALPHA khz khz JXN 16.4 khz Helgeland (Noruega) SAQ 17.2 khz Grimeton (Suecia) Activo en ocasiones especiales - ca khz? Pulsos de 20 segundos 7? 17.8 khz? Superpulsos 8 ocasionales 7 6

7 RDL/UPD/U FQE/UPP/UP D khz Varios emplazamientos HWU 18.3 khz Le Blanc (Francia) Frecuentemente inactivo RKS 18.9 khz Varios emplazamientos Pocas veces activo GBZ 19.6 khz Criggion (Gran Bretaña) Varios modos de operación. Superpulsos ocasionales. ICV khz Tavolara (Italia) RJH63, RJH66, RJH69, RJH77, RJH khz Varios emplazamientos ICV khz Tavolara (Italia) HWU 20.9 khz Le Blanc (Francia) RDL 21.1 khz Varios emplazamientos Señal de tiempo del sistema BETA. Pocas veces activo HWU khz Le Blanc (Francia)? 22.1 khz Anthorn (Gran Bretaña)? 22.3 khz Rusia? Activo solamente el 2º día de cada mes durante un corto periodo entre las 11 y las 13 horas EST en verano (entre 10 y 12 en invierno), siempre y cuando no caiga en domingo. RJH63, RJH66, RJH69, RJH77, RJH99 23 khz Varios emplazamientos ) DHO khz Saterland (Alemania) NAA 24 khz Cutler (EEUU) Señal de tiempo del sistema BETA. Otras referencias útiles En podemos acceder al archivo de correos electrónicos del grupo de noticias especializado en recepciones de señales de radio de origen natural en la banda de VLF e inferiores. 8 7

8 Bibliografía Wolfang Büscher, DL4YHF's Amateur Radio Homepage, en línea, consulta: 19/12/2004. AA.VV., Very low frequency, en línea, consulta: 18/12/2004 Paul Nicholson, Notes on Domestic VLF Reception, en línea, consulta: 21/12/2004 Renato Romero y otros, Radio Waves below 22 khz, revista en línea, consulta: 18/12/2004. Lo, T.T., Lee, S.W., Antenna Handbook, Antenna Applications, Van Nostrand Reinhold, EEUU,

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