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電子學/利用電腦接收甚低頻訊號

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在早期,為了接收甚低頻訊號,你需要購買或製作合適的接收機或轉換器。如今,這變得更加容易;你只需要一臺標準的電腦,配備音效卡(還需要奔騰處理器和 100 MHz 或更高的時鐘速度),以及一些額外的裝置。

任何配備音效卡的電腦(奔騰處理器和 100 MHz 或更高的時鐘速度)只需使用少量的額外裝置就可以轉換成強大的接收機,用於接收低於 24 kHz 的頻率!硬體方面,只需要合適的天線;軟體方面,只需要一個頻譜分析程式,這個程式可以在網際網路上作為免費軟體獲得。

建議使用感應天線接收甚低頻訊號。這個天線應該由一個線圈組成,線圈匝數儘可能多,直徑儘可能大。

線圈的電氣和機械特性,即其電感、歐姆電阻、匝數等,並不重要,可以在很大範圍內變化。因此,它的製作非常容易。你只需要一卷絕緣導線,用至少 2 米長的電纜連線到音效卡的 LINE 或 MIC 輸入端。作為電纜,可以使用任何帶有兩根導線的型別(雖然遮蔽或同軸電纜會更安靜)。

在許多商店裡,可以買到適合所有型別的電腦音效卡輸入的預焊接插頭,你甚至可能不需要自己焊接音效卡輸入所需的插頭。

為了獲得良好的接收效果,線圈應儘可能遠離電腦(如果可能,至少 2 米),並遠離其他電氣裝置,並且軸線應與地面平行。

在鋼筋混凝土建築物中,靠近窗戶的地方是最佳選擇。

如果你想獲得更高的靈敏度,可以將兩個或多個線圈串聯起來。需要注意的是繞線方向(順時針或逆時針),否則感應訊號會互相抵消。

由 4 個線圈串聯組成的甚低頻訊號接收天線,其中兩個共用一個軸線。每個線圈的直徑為 10.3 釐米,繞組數為 309 匝。使用回形針,可以暫時短路一個或多個線圈進行測試。

音效卡輸入設定

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將天線連線到音效卡輸入端後,需要在電腦上選擇要使用的訊號輸入。為此,請右鍵單擊 Windows 工作列右側的揚聲器圖示。

帶有揚聲器圖示的 Windows 工作列

會出現一個彈出選單,你需要選擇“音量”或“開啟音量控制 (w2k)”選項。在顯示的對話方塊中,單擊“選項”選單項,然後從子選單中選擇“屬性”項。你會在螢幕上看到第二個對話方塊,單擊“錄音”按鈕,然後單擊“確定”按鈕。現在你可以設定要使用的音效卡輸入端。對於甚低頻訊號接收,該輸入端的平衡控制應置於中間,音量調節器應調到最大音量。當然,所有這些設定以後都可以更改,例如,如果需要對透過電腦其他音效卡輸入端輸入的音訊訊號進行頻譜分析。

關於接收技術和分析軟體的一般注意事項

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有很多程式可用於對透過電腦音效卡輸入的訊號進行頻譜分析(請檢視 http://www.vlf.it/harald/strangerec.htm)。我最喜歡的軟體是“SpecPlus”,因為這個功能強大的軟體可以將接收到的訊號自動儲存為頻率/時間/強度圖表(稱為頻譜圖),並以節約磁碟空間的方式儲存為 jpeg 檔案。此外,“SpecPlus”在使用 Windows95、Windows98 或 Windows ME 作業系統時執行非常穩定。(我不知道它在 Windows NT 4.0、Windows 2000 或 Windows XP 下執行效果如何。它無法在 Windows3.x 下執行!)電腦顯示器在甚低頻範圍內會產生強烈的噪聲。因此,最好不要直接在螢幕上檢視頻譜圖,而是將它們儲存為硬碟上的檔案,並在稍後檢視。因此,在顯示器關閉的情況下自動執行是最佳操作模式。當地標準時間午夜到凌晨 6 點通常是接收甚低頻訊號的最佳時間,因為大多數電氣裝置在此時已關閉,因此干擾訊號的水平最低。作為補充,電腦在這段時間內可能不會用於其他任務,因此可以用於接收甚低頻訊號!

軟體“SpecLab”

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“SpecLab”可以從 http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html 下載,並以 zip 檔案的形式提供。成功下載並使用 WinZip 解壓縮到安裝目錄後,就可以安裝該軟體,經驗表明,不會出現任何問題。該程式可以在 Windows 98、2000、ME、XP、Linux/WINE 下執行,但不能在 Windows Vista 下執行。

“SpecLab” - 主對話方塊

成功安裝後,需要進行一些設定。首先,應該設定顏色調色盤。有很多偽彩色顯示模式可用。雖然偽彩色顯示看起來可能有點流行,但我更喜歡用一種模式,這種模式將訊號顯示為黑色,背景顯示為白色。首先,這種顯示模式可以很容易地理解,不需要了解所使用的顏色調色盤,並且如果你願意,可以使用其他程式進一步壓縮接收到的 jpeg 檔案,而不會丟失資訊(如果你使用偽彩色顯示,這些顏色很容易被壓縮過程改變。這種效果完全不受歡迎,因為顏色顯示了訊號的強度,因此資訊在壓縮過程中會丟失。為了設定顏色調色盤,透過“選項”選單項和子選單項“載入顏色調色盤”載入包含相應顏色調色盤的檔案。現在,調整取樣率。為此,選擇“選項”選單項,然後選擇子選單項“音訊設定”。取樣率決定了可以接收到的最高頻率值。它的值為:F = 取樣率 / (2 * 輸入取樣率分頻器)。對於 24 kHz 的最大接收頻率(常用的音效卡無法處理更高頻率的輸入訊號),需要將取樣率設定為 48000 赫茲,將輸入取樣率分頻器設定為 1。然後,需要修復 FFT 屬性。為此,在“選項”下選擇選單項“FFT 設定”。對於甚低頻訊號接收,需要將 FFT 輸出設定為“對數”,對於 FFT 型別,應該選擇“從 0 開始的實數 FFT”。最後,調整顯示模式。為此,透過“選項”選單選擇“顯示頻譜顯示設定”子選單。

在現在出現的對話方塊中,將甚低頻訊號接收的幅度範圍設定為 -130 dB 到 -60dB 之間。經驗表明,這個範圍對於顯示甚低頻訊號非常敏感,因為更強的訊號通常不會出現,而音效卡的噪聲值約為 -110dB 到 -120dB。在這個視窗中還可以進行一些其他調整(請檢視圖片)。

最後,需要在主對話方塊中使用“B”(亮度)和“C”(對比度)控制元件(位於“顏色調色盤”下方)調整靈敏度的最佳值。為此,斷開天線或將其短路,移動“B”控制元件,使背景剛好顯示為白色。使用“C”控制元件設定顯示器的對比度。你可以將其設定為顯示或不顯示訊號強度的小差異。由於“B”和“C”調節器的設定會互相影響,因此可能需要執行這些步驟多次,直到你對顯示效果滿意為止。此後,你的電腦就準備好接收甚低頻訊號了!

對於自動執行,需要在“檔案”選單項下選擇子選單項“週期性操作”。


使用這裡顯示的設定,每 40 秒會生成一個顯示頻譜圖的圖形檔案,檔名為“ns” + 執行編號(從 1 開始) + ".jpg",並將其寫入 g:\vlf\07032002 目錄。(我在檔名開頭使用兩個字母來指定接收線圈軸線指向的方向:“ns”表示南北方向,“ow”表示東西方向)。這樣做非常明智,因為所使用的線圈與所有感應天線一樣,都具有很強的方向性。)請記住,你提到的目錄必須存在,並且“啟用”選項必須處於開啟狀態。否則不會進行任何記錄!

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