Earth dipole tests

Don’t worry, we’ll add an english translation soon 🙂

 

Pierwsze próby z antenami dipol ziemny przeprowadziłem w latach dziewięćdziesiątych stosując przemysłowe instalacje wody ciepłowniczej. Do eksperymentów z tymi ciekawymi antenami postanowiłem powrócić przy okazji budowy studni na działce. Wiercąc testowy odwiert dla studni o głębokości około 5m, postanowiłem wykorzystać go jako jedną z elektrod. Na dnie niestety nie było ani śladu wilgoci a zastosowana elektroda nie była zasypana – po postu wstawiłem w dno odwiertu dwu metrowej długości kątownik aluminiowy. Duża rezystancja połącznia z ziemią oczywiście wpłynęła znacząco na sprawność anteny. Drugą elektrodą był półtora metrowej długości ceownik stalowy zatopiony na brzegu jeziora. Odległość miedzy elektrodami wynosiła około 150m

Widok na wpuszczoną elektrodę do odwiertu

Widok na elektrodę zanurzoną w szuwarach jeziora

Do pracy anteny niezbędny jest transformator. W moim przypadku zastosowałem eksperymentalny transformator z przełożeniami 1:1, 1:4, 1:9 i 1:16. Szacowana wartość impedancji anteny na częstotliwości 150kHz to około 800 Ohm (przełożenie 1:16), a na częstotliwości 500kHz około 400 Ohm (przełożenie 1:9).

Pomiar analizatorem wg SQ1GU z opcją pracy poniżej 1MHz dla odczepu 1:9

Pomiar analizatorem wg SQ1GU z opcją pracy poniżej 1MHz dla odczepu 1:16

Mierzony reflektometrem ID-Elektronik (135kHz-10MHz) współczynnik fali stojącej w paśmie amatorskim 472kHz wynosił około 1,5, co pozwalało na udane eksperymenty nadawania i odbioru w pasmie 630m. Duże zakłócenia statyczne nadciągającego lata spowodowały małą aktywność na 472kHz ale pozwoliły na odebranie mojego sygnału w Finlandii (OH2EAT) i odebranie sygnałów od stacji z Holandii (PA3ABK/2) na WSPR.

Film poniżej przedstawia różnicę w odbiorze w zakresach fal długich i średnich między 20m długości anteną long wire a dipolem ziemnym.

ZEVS on 82Hz or strange carriers on ELF

The Russian ZEVS station is probably transmitting on 82Hz. More information about the station here:

http://www.vlf.it/zevs/zevs.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/ZEVS_%28transmitter%29

The station uses two 60km ground dipoles as the transmitting antena.

On 28 may 2017 at 16:27 UTC there was a weak signal at 82Hz (received at SQ5BPF, Warsaw/Poland KO02md):

The 75Hz signal is probably local, although i haven’t seen it previously.

Later the signal shifted to 88Hz. This is the spectrogram from  28 may 2017 at 19:18 UTC:

Next day it was at 90Hz. Thisis the spectrogram from  29 may 2017 at 6:37 UTC:

Few hours later at 08:05 UTC the signal went to 92Hz and disappeared a few minutes later at 09:11 UTC:

The signal is stable in frequency. This can be a local signal, intermod at my antenna/receiver, or maybe this is antenna work at ZEVS and an attempt to test it outside the normally used 82Hz frequency. According to VLF.IT the transmitter can work at 20-250Hz.

 

EDIT: signal analysis from the whole day shows a stable carrier at 82Hz, and various signals which are not that stable, probably resulting from intermodulation:

Next tests in the 6470Hz band

In  22 and  23 april 2017 Stefan DK7FC did additional test ebnaut transmissions on 6470Hz. Similar to the previous tests, the transmission was decoded as usual by Paul Nicholson (850km) and also by  Jacek SQ5BPF (900km).

The transmission parameters from 22 april 2017 were:

f = 6470.100000 Hz
Start time: 22.Apr.2017   07:00:00 UTC
Symbol period: 40 s
Characters: 2
CRC bits: 32
Coding 16K21A
Duration: 11h, 22m, 40s
Antenna current: 460 mA

Ebnaut decoder output (the received message was “RR”):

found rank 0 ber 4.0039e-01 Eb/N0 4.6 M -1.306843281e+00 [RR] ps [ 0 0 0 0 0]
carrier phase: -15.0
carrier Eb/N0: 4.0
carrier S/N: 14.56 dB in 24.4 uHz
elapsed 36

The transmission parameters from 23 april 2017 were:

f = 6470.100000 Hz
Start time: 23.Apr.2017   05:00:00 UTC
Symbol period: 40 s
Characters: 2
CRC bits: 32
Coding 16K21A
Duration: 11h, 22m, 40s
Antenna current: 460 mA

Ebnaut decoder output (the received message was “RR”, same as 22 april 2017):

found rank 0 ber 4.0430e-01 Eb/N0 4.2 M -1.500551939e+00 [RR] ps [ 2 30 30 30 30]
carrier phase: 21.9
carrier Eb/N0: 3.8
carrier S/N: 14.34 dB in 24.4 uHz
elapsed 106

 

6470Hz transmission by DK7FC succesfuly received at SQ5BPF (900km distance)

Stefan DK7FC has been recently transmitting on 6470Hz (46km wavelength) from a stationary antenna between two buildings.

The Ebnaut transmissions were received by Paul Nicholson (England) and Jacek SQ5BPF (Poland) at a distance of 900km (IN49IK to KO02MD).

Transmission from 13 april 2017, decoded message was: “GL”.

f = 6470.100000 Hz
Start time: 13.Apr.2017   22:00:00 UTC
Symbol period: 36 s
Characters: 2
CRC bits: 18
Coding 16K21A
Duration: 8h
Antenna current: 460 mA

Ebnaut decoder output:

found rank 2 ber 4.0375e-01 Eb/N0 3.3 M -1.230747461e+00 [GL] ps [ 3 -150 -150 -150 -150]
carrier phase: 3.1
carrier Eb/N0: 2.4
carrier S/N: 12.98 dB in 34.7 uHz
elapsed 228

Transmission from 19 april 2017, decoded message was: “OK”.

f = 6470.100000 Hz
Start time: 19.Apr.2017   19:00:00 UTC
Symbol period: 30 s
Characters: 2
CRC bits: 20
Coding 16K21A
Duration: 6h, 56m
Antenna current: 460 mA

Ebanut decoder output:

found rank 11 ber 4.3510e-01 Eb/N0 -0.1 M -1.023133636e+00 [OK] ps [ 32 -60 -60 -30 -30]
carrier phase: 8.7
carrier Eb/N0: 1.6
carrier S/N: 12.12 dB in 40.1 uHz
elapsed 218

The 6470Hz is an interesting challenge compared to 8270Hz, which is much easier to receive at this distance.

 

 

 

 

Succesful transmission on 2970Hz

On 10 march 2017  Stefan DK7FC experimented with transmitting on 2970Hz. The signal was received in Todmorden, England by Paul Nicholson at a distance of about 850km!

The above spectrum is the result of adding the spectra in 1.22uHz bins from  13:00- 24:00 UTC each day between 20170317 and 20170320. Paul uses two crossed loops for H-field and an E-field active antenna, this enables synthesis of a highly directional antenna.

This is a historical moment, because it’s the first amatrur transmission on ULF to span such a distance. The distance is about 9 wavelengths, which is well into the far-field region.

Amateur experiments on very low frequencies should also be of interest to the scientific community. Most of avaliable data is for frequencies above 10kHz or for the military stations on 82Hz and 76Hz.