Testaufbau eines einzelnen NF-Moduls der Anlage auf Steckplatine

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Dieser Artikel beschreibt den Testaufbau eines einzelnen Moduls der Anlage nach den Mitteilungen FJ 1 bis 3.

Einleitung

Vor dem eigentlichen Bau der Transkommunikations-Anlage nach den Angaben von Friedrich Jürgenson erfolgt zunächst ein Testaufbau eines einzelnen Moduls, bestehend aus Rauschgenerator, Bandfilter, Treiberstufe und Spulen, um die einzelnen Komponenten testen und aufeinander abstimmen zu können. Im Endausbauzustand werden mehrere dieser Module in der Anlage enthalten sein.

Testaufbau

Der Testaufbau erfolgt wie üblich auf Steckplatine:

Testaufbau auf Steckplatine

Die beiden Spulen (Sende- und Empfangsspule) bestehen aus je 27 Windungen Kupferlackdraht mit 0,14 mm Durchmesser und wurden "freihand" auf einen Pappzylinder mit 8,2 cm Durchmesser gewickelt. Beide Spulen haben einen Gleichstromwiderstand von ca. 10 Ohm und eine Induktivität von 130 µH.

Die einzelnen Schaltungen:

Schaltung des Rauschgenerators. Als "Diode" dient die Emitter-Basis-Strecke eines NPN-Transistors.
Schaltung des Bandfilters. Es handelt sich um einen sog. State-Variable-Filter. Die Filterfrequenz ergibt sich aus f = 1 / (2 * Pi * R * C). Mit C = 15 nF und den angegebenen Widerstandswerten ergibt das einen Regelbereich von ca. 100 Hz bis 10 kHz. Die Güte errechnet sich aus Q = R1 / R2 und kann, wenn R2 = 0 ist, unendlich sein, d.h. keine Dämpfung = Rückkopplung.
Schaltung des Treibers für die Sendespule. Getestet wurde sie bisher nur an einem 8-Ohm-Lautsprecher.

Die symmetrische Spannungsversorgung erfolgt über ein Festspannungsregler-Pärchen 7812/7912.

Audiobeispiele

Der Rauschgenerator erzeugt ein gleichmäßiges weißes Rauschen:

Hinter dem Bandfilter hört sich das Rauschen dann so an:

In dem obigen Audiobeispiel habe ich fünfmal die Mittenfrequenz des Bandfilters von 100 Hz auf 10 kHz und wieder zurück auf 100 Hz gedreht. Bei jedem Mal habe ich die Filtergüte etwas erhöht, und zwar von Q = 1 bis hin zu Q = nahezu ∞.

Mit steigender Filtergüte wird der Bandfilter immer schmalbandiger und seine Verstärkung höher, wie man auch an den folgenden beiden Diagrammen (Frequenzspektrum und Wellenform) sieht:

Der Frequenzverlauf des Audiobeispiels "Rauschen gefiltert". Je höher die Filtergüte, umso schmalbandiger und lauter wird das Rauschen.
Der Amplitudenverlauf des Audiobeispiels "Rauschen gefiltert". Hier sieht man, daß die Amplitude nicht nur mit der Filtergüte steigt, sondern auch mit zunehmender Filterfrequenz.

Es ist auch zu erkennen, daß die Amplitude des gefilterten Rauschens mit zunehmender Frequenz steigt. Dies ist es vermutlich, worauf die Aussage "Die Naturtöne überlappen sich in Vibrationen, und das muß ausgeglichen werden." (FJ 1.8) hinweist: Die Amplituden der einzelnen, sich überlagernden Grundtöne müssen einander angeglichen werden.

In den folgenden beiden Audiobeispielen habe ich daher alle aufgenommenen Sequenzen mit Audition auf einen Pegel von -24 dB normalisiert. Zur Übertragung der Audiosignale wurden diesmal zudem auch die Spulen benutzt, d.h. die Sendespule wurde an den Ausgang der Treiberstufe angeschlossen und die Empfangsspule wurde direkt mit dem Line-In-Eingang eines digitalen Audiorecorders verbunden.

Zuerst folgt eine Aufnahme von 15 einzelnen Sequenzen mit unterschiedlichen Filtereinstellungen (111 Hz, 127 Hz, 169 Hz, 240 Hz, 370 Hz, 530 Hz, 770 Hz, 1060 Hz, 1480 Hz, 2030 Hz, 2880 Hz, 4550 Hz, 7150 Hz, 9600 Hz, 10000 Hz). Jede dieser Sequenzen wird ca. 2 Sekunden lang gespielt:

Wenn man genau hinhört, bemerkt man, daß die Lautstärke der Töne, die der Bandfilter-Frequnez entsprechen, zufällig variieren.

Bei der nächsten Aufnahme wurde die ersten 14 dieser Töne übereinandergelegt:

So in etwa wird voraussichtlich auch die fertige Anlage klingen, wenn alle Module gleichzeitig in Betrieb sind und sich deren Frequenzen innerhalb der Spulen überlagern, wobei sich die Frequenzen und die Amplituden der einzelnen Töne sicherlich noch ändern werden.