FM-Demodulation des Diodenrauschens

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Die Idee

Nach meinen bisherigen Beobachtungen sind die mit Diodenrauschen erhaltenen Stimmen zwar eindeutig da, aber häufig verzerrt und schwer verständlich. Vom Klang her erinnern sie an stark verzerrten FM-Empfang. Aus diesem Grunde hatte ich die Idee, das verstärkte Rauschsignal der Diode durch einen FM-Demodulator zu schicken. Meine Überlegung war, daß wenn eine (paranormale) zeitliche Modulation des Skalarfeldes in der Nähe des PN-Übergangs der Diode stattfindet, sich dies in rhythmischen Frequenzverschiebungen des Rauschens auswirken müßte - was nichts anderes wäre als eine FM-Modulation, die man nur noch entsprechend zu demodulieren bräuchte, um die Stimmen besser verständlich zu machen.

(Falls stattdessen Wahrscheinlichkeiten beeinflußt werden und dem Rauschen so die Transinformation quasi überlagert oder aufgeprägt wird, dann bringt eine FM-Demodulation allerdings wahrscheinlich nichts.)

Umsetzung

Die praktische Umsetzung könnte mit einem TBA120 erfolgen, einem "uralten" IC, das schon in den 1970er-Jahren in analogen Fernsehern eingesetzt wurde, um die 5,5-MHz-Ton-ZF zu demodulieren. Im Falle der Rauschdiode steht allerdings keine definierte ZF (Zwischenfrequenz) zur Verfügung, sondern nur ein mehr oder weniger breitbandiges und zufälliges Signal. Daher könnte man vielleicht mit einem Bandfilter eine (beliebige) Frequenz im oberen Audio-Bereich aus dem Rauschen extrahieren und dem IC zuführen. Dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem zufolge müßte diese Frequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste zu erwartende Audiofrequenz, beispielsweise 10 kHz bei einer oberen Grenzfrequenz von 5 kHz.

Aufbau und Abgleich

Folgende Schaltungen wurden testweise auf einer Steckplatine aufgebaut:

Schaltung 1: Bandpass 1,6 ... 16 kHz
Schaltung 2: FM-Demodulator für ZF = 5,8 kHz
Aufbau auf Steckplatine

Die ZF beträgt 5,8 kHz und wird von dem 2. ZF-Filter (Parallelschwingkreis) an Pin 7+9 des TBA120 vorgegeben. Anstelle des 1. ZF-Filters, der normalerweise an Pin 13+14 angeschlossen wird, habe ich einen aus 4 Operationsverstärkern aufgebauten Bandpass (State Variable Filter) mit einstellbarer Frequenz und Güte verwendet. Der Grund dafür war, daß beide ZF-Filter genau aufeinander abgestimmt sein müssen und es bei einer so niedrigen ZF aufgrund der hohen Werte für L und C schwierig gewesen wäre, abstimmbare Parallelschwingkreise zu konstruieren. Stattdessen wurde für den einen verbliebenen Parallelschwingkreis eine Festinduktivität und ein dazu passender Festkondensator verwendet. Der Bandpaß filtert nun aus dem breitbandigen Rauschen der Germaniumdiode einen schmalen Frequenzbereich heraus, das dann FM-demoduliert wird.

Der Abgleich des Demodulators erfolgte "nach Gehör" mit Hilfe eines mit Audition erstellten FM-Testsignals, das dem Eingang des Bandpasses per MP3-Player zugeführt wurde. Bei mittlerer Einstellung der Bandpaß-Güte wurde dann die Bandpaß-Frequenz so eingestellt, daß das NF-Testsignal möglichst unverzerrt zu hören war. Dabei gab es zwei mögliche Punkte knapp oberhalb und knapp unterhalb der durch den Schwingkreis vorgegebenen ZF von 5,8 kHz. Der Abgleich der Filterfrequenz erfolgte auf den unteren dieser beiden Werte. Anschließend wurde die Filtergüte so weit erhöht, daß der Bandfilter noch nicht schwingt und der gesamte NF-Bereich mit möglichst gleichmäßiger Amplitude und verzerrungsfrei übertragen wird.

Audio-Beispiele

Technisch funktioniert somit die FM-Demodulation. Interessant ist auch, daß die Amplitude des demodulierten NF-Signals unabhängig ist von der Amplitude des über den MP3-Player zugeführten FM-Signals: Für die Aufnahme 3.) wurde die Lautstärke des MP3-Players allmählich in 20 Schritten (0...20) erhöht. Bei Stufe 0 ist erst nur ein Rauschen zu hören, ab Stufe 1 (minimale Lautstärke) setzt sofort das demodulierte NF-Signal ein, dessen Amplitude bis hin zur Stufe 20 (maximale Lautstärke) konstant bleibt. Mit zunehmender Amplitude des FM-Signals verbessert sich jedoch das S/N-Verhältnis, was auf der Aufnahme ebenfalls zu hören ist: Während die Amplitude des demodulierten Signals konstant bleibt, wird das Hintergrundrauschen mit zunehmender Lautstärke des MP3-Players immer geringer.

Testeinspielungen

Im Anschluß an den Abgleich wurde statt des Testsignals das verstärkte Rauschen der Ge-Diode an den Eingang des Bandfilters angeschlossen.

Auch hierbei zeigte sich, daß sich das demodulierte Signal ab einer bestimmten Lautstärke des Vorverstärkers der Ge-Diode nicht mehr veränderte. Das FM-demodulierte Rauschen klingt wie ein fortwährendes Knistern, in dem manchmal zeitweise Töne und Laute zu hören sind, die wie "Stimmen" klingen. Im Gegensatz zu dem originalen Rauschen, in dem ebenfalls solche Töne zu hören sind, sind diese in dem FM-demodulierten Rauschen etwas lauter, jedoch weiterhin schwer zu verstehen.

Nach Rauschfilterung mit Audacity können teilweise Stimmen inhaltlich verstanden werden. Hier eine Auswahl aus zwei jeweils ca. 4-minütigen Testeinspielungen (die in Fettschrift angegebenen Deutungen sind natürlich rein subjektiv):

Auffällig sind die häufigen Bemerkungen wie "er hört uns" etc. Tatsächlich konnte ich viele der Stimmen bereits während der Einspielung aus dem Lautsprecher hören, jedoch nicht verstehen.

Fazit und Ausblick

Ob die FM-Demodulation des Diodenrauschens tatsächlich ein gangbarer Weg ist, müssen jetzt weitere Einspielversuche zeigen. Langfristiges Ziel ist es natürlich, die Übertragungsqualität soweit zu verbessern, daß keine Rauschfilterung erforderlich ist.