我們要“收聽”的頻段位于 0 到 22 kHz 之間的頻率。從下表可以看出，這些是非常低的頻率，對應于人類可以聽到的音頻頻率，但也涉及電磁波的發射。如果在這些頻率上生成信號非常簡單，那么構建調諧天線就不是那么容易了，因為相應的波長等于數百和數千公里。例如，調諧到 1,500 Hz 頻率的半波偶極子應具有約 50 km 的范圍。這是不可能發生的事情。在這些低頻上，市場上沒有令人滿意的接收器，因此必須非常小心地準備天線。我們計算機的聲卡就像一個很棒的接收器，但必須連接到合適的天線。除了聲卡之外，還需要一個軟件來查看、記錄和分析接收到的信號。VLF 頻段僅占整個無線電頻譜的一小部分。即使使用低成本的緊急車輛，它肯定會帶來很大的滿足感。動物和人類可能也能夠接收到這種類型的一些信號，我們的大腦可能對 ULF 波段更敏感。

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聽還是讀？
在這些低頻段，揚聲器或耳機聽不到信號，或者更確切地說，可能會發出聲音，但這不是主要活動，就像其他頻率的情況一樣。相反，各種發射通過解碼和適當解釋頻譜圖來“收聽”（參見圖 1）。分析頻譜的軟件或硬件在我們的耳朵里工作，是分析和記錄該頻段信號的主要手段。從時域記錄可以看出，X 軸代表經過的秒數，Y 軸代表記錄信號的頻率。圖表（Z 軸）的不同顏色或強度描述了它的力量。

圖 1：0 至 24 kHz 頻帶中的典型單色頻譜圖

今天，接收低頻無線電信號非常容易，不需要昂貴的接收器。擁有一臺配備聲卡和軟件的個人計算機就足以對觀察到的頻段進行分析。在這些頻率的頻譜圖中，可以觀察到各種自然和人類信號。后者始終是編碼和數字的，因此它們的解釋通常很復雜。0 到 22KHz 頻段仍然是一個神秘且探索不足的領域。在其中，有地球產生的任何類型的外部和內部自然信號，也有各種人類站發射的脈沖。不幸的是，主頻率（50 赫茲或 60 赫茲）在頻譜圖中非常存在，并且通常構成一個需要克服的小障礙，由于產生的干擾和產生的噪音。正是由于這個原因，在遠離居住中心的開闊鄉村進行研究是有用的，那里的電氣干擾強度較小。在獲得一些經驗之后，創建一個豐富的 WAV 格式接收信號數據庫非常有用，同時還標記了錄制發生的日期和無線電頻率。例如，可以將音頻材料存儲在 CD-ROM 或 DVD 上以進行長期存檔。還標記了錄音發生的日期和無線電頻率。例如，可以將音頻材料存儲在 CD-ROM 或 DVD 上以進行長期存檔。還標記了錄音發生的日期和無線電頻率。例如，可以將音頻材料存儲在 CD-ROM 或 DVD 上以進行長期存檔。

一個最小的電臺
如上所述，在 VLF 頻段建立自己的收聽電臺非常簡單。如圖 2所示，要使用的主要組件如下：

一個電氣安靜祥和的地方

天線

前置放大器

一張聲卡

個人電腦

軟件

請注意，大部分工作都是由軟件完成的。有一些程序（即使是免費軟件版本）也可以執行放大器和濾波器的功能。對于初始測試，可以省略前置放大器和濾波器。

圖 2：任何人都可以做的典型低成本監聽站

天線
天線是任何無線電臺、發射器或接收器的主要元件。理論上，考慮到使用的低頻和相關的巨大波長，將需要一個具有巨大尺寸的天線，甚至成百上千公里。對于天線，根據要執行的工作的難度、要獲得的結果以及房屋內的可用空間，至少有三種解決方案（見圖3 ）：

隨機線天線

環形天線

鐵氧體天線

地球偶極子（聆聽地球內部）

圖 3：不同類型的天線

天線可以以多種方式構建。電線必須用塑料罩絕緣，或者可以使用漆包線。隨機線天線是一種由懸掛在地面上的電纜組成的天線，其長度與所需的波長無關，而是根據可用空間進行調整。由于其電氣特性，這種天線會收集大量噪聲。環形天線由一個或多個線圈組成，在受影響的頻段內非常“靜音”。它必須構成一個諧振電路，因此需要一個可變電容并聯。在我們的例子中，匝數必須非常高。匝數、導線的直徑和線圈的面積決定了它的電感和電阻。與隨機天線不同，環形或框架天線不需要接地連接。對于鐵氧體天線，必須將大量漆包線纏繞在鐵氧體磁芯上。天線的尺寸必須足夠高。有些人使用了14公里的漆包線。最后，地球偶極子用于收聽直接來自我們星球的電信號。它由兩個打入地下并在中心饋電的樁組成。電線的長度在數百米的數量級。現在，關于靜電放電和高壓的一些建議。如果您使用長導線（例如，長度超過 100 到 200 m）制作天線，則存在危險靜電的可能性會增加。還建議使用 Pi-Greco 天線調諧器降低阻抗。線材必須直接或間接連接到電腦聲卡的麥克風插孔。如果靜電水平很高，這種連接可能會對聲音芯片造成風險。事實上，對于所有這些電線，除了阻抗之外，擔心靜態電壓是明智的。危險不僅表現在附近或天線上的雷擊，還表現在受干燥空氣青睞的較弱靜電場上。靜電電壓存儲在天線上，與接地一起，后者充當電容器。因此，建議創建一個可以將這些電場釋放到地面的系統。其中一種方法是通過一個高阻值電阻將天線連接到地面，比如說大約 5 到 10 MΩ（參見 擔心靜態電壓是明智的。危險不僅表現在附近或天線上的雷擊，還表現在受干燥空氣青睞的較弱靜電場上。靜電電壓存儲在天線上，與接地一起，后者充當電容器。因此，建議創建一個可以將這些電場釋放到地面的系統。其中一種方法是通過一個高阻值電阻將天線連接到地面，比如說大約 5 到 10 MΩ（參見 擔心靜態電壓是明智的。危險不僅表現在附近或天線上的雷擊，還表現在受干燥空氣青睞的較弱靜電場上。靜電電壓存儲在天線上，與接地一起，后者充當電容器。因此，建議創建一個可以將這些電場釋放到地面的系統。其中一種方法是通過一個高阻值電阻將天線連接到地面，比如說大約 5 到 10 MΩ（參見 因此，建議創建一個可以將這些電場釋放到地面的系統。其中一種方法是通過一個高阻值電阻將天線連接到地面，比如說大約 5 到 10 MΩ（參見 因此，建議創建一個可以將這些電場釋放到地面的系統。其中一種方法是通過一個高阻值電阻將天線連接到地面，比如說大約 5 到 10 MΩ（參見圖 4）。或者，可以將兩個反向并聯的二極管連接到線路輸入。

圖 4：具有近似阻抗的隨機天線示例

前置放大器
放大天線信號通常很有用，特別是如果在開闊的鄉村進行“聆聽”測試，信號真的“無聲”并且實際接收到有用的信息，而不會衰減商業或家庭干擾。適用于 VLF 天線的音頻很容易構建。大約 +15 dB 的增益有助于信號以稍強的方式來自天線。由于天線阻抗非常高，建議構建 FET 前置放大器。鑒于其輸入阻抗約為 1,000 到 4,000 Ω，BJT 中的一個會大大降低信號。另一方面，FET 的輸入阻抗為 8 至 10 MΩ，內部噪聲幾乎為零。圖 5顯示了一個基本但功能齊全的接線圖. 它由 FET 2N3819 (J1) 制成，可在任何電子商品商店輕松買到。R1 和 R2 電阻使晶體管極化，以便漏極電壓可以自由振蕩而不會產生任何失真。22kΩ R5 微調器決定電路的放大倍數，可以在 1.5× 和 4.5× 之間。

圖 5：天線前置放大器接線圖

放大器的電路以低頻工作，即音頻工作。建造它并不困難，而且很容易完成。圖 6中的圖表顯示了具有最大放大率的輸入和輸出信號，以及它的頻率響應。輸出信號與輸入反相。放大器的消耗非常低。所需電流約為 2.7 mA，如果使用 9 V 電池，續航時間約為 100 小時。

圖 6：放大器輸入信號（黃色跡線）和輸出信號（綠色跡線）及其頻率響應

聲卡
聲卡是替代無線電接收器的設備，頻帶介于 0 和 22 kHz 之間。24 kHz 的限制取決于 PC 聲卡的帶寬和采樣率。如果該卡允許高達每秒 192,000 個樣本的采樣率，則可以觀察到高達 96 kHz 的信號。使用它時，必須小心地對其放大劑量，以避免可能的互調。本文實驗使用Tascam 2×2 USB外置聲卡（如圖7所示），采樣頻率為96 kHz。它允許您通過前面板上的開關選擇兩種不同的輸入阻抗：10 kΩ 和 1 MΩ。

圖 7：Tascam 2 × 2 外置聲卡

個人電腦
沒有關于 PC 的特別建議：您可以使用臺式電腦或筆記本電腦。電池電源有助于將系統與 50 Hz 或 60 Hz 交流電源隔離開來。建議安裝一個非常大的硬盤以包含將要制作的大量 WAV 錄音。

軟件 軟件
的任務是記錄信號，在監視器上提供表示并在硬盤上進行記錄。有許多專門用于這種聽力活動的程序，但本文中使用的程序（參見圖 8）如下：

HDSDR

黃蜂

索克斯

圖 8：HDSDR、WASP 和 SoX 軟件

簡而言之，HDSDR 是適用于 Microsoft Windows 的免費軟件 (SDR) 程序。它的典型應用是無線電收聽、SWL、射電天文和頻譜分析。WASP 是一個用于錄制、查看和分析音軌的免費程序。也可以用它查看頻譜圖。SoX 以最流行的格式讀寫音頻文件，并可以應用效果。僅使用 SoX 命令即可使用所有功能。它是一個非常強大的命令行音頻處理工具，特別適合快速輕松的編輯和批處理。它允許以非常高分辨率查看頻譜圖。

現在，讓我們聽聽……
在這個頻段，許多信號屬于無線電臺附近的電子設備。接收到由電視、收音機、燈具、繼電器、電機、洗衣機、電梯等引起的干擾是正常的。通過在采集軟件中正確配置音頻輸入，您可以立即觀察到第一個信號。必須非常小心地在左右之間正確選擇音頻通道（參見圖 9）。事實上，使用的電纜通常是單聲道的，并且只有一個軌道處于活動狀態。

圖 9：首先要執行的操作是選擇音頻信號通道。

許多信號將保持神秘，其他信號也可能在互聯網的幫助下被發現。例如，圖 10顯示了建筑物電梯產生的電信號。它在 8 kHz 頻段上很容易識別。頻譜圖顯示了五個電梯活動：

第一次持續15.4秒

第二個持續15.4秒

第三場持續19.5秒

第四個持續7秒

第五個持續11秒

圖 10：電梯信號在 8 kHz 頻率上的頻譜圖

可以在整個頻譜上進行其他觀察。許多信號肯定來自人類來源：霓虹燈、電視、無線電控制裝置、開關、開關電源和燈，如圖 11 所示。

圖 11：頻譜圖中記錄的一些電信號

地球和大氣也會發出聲音，運氣好的話，可以見證一些有趣的現象：

鐵氧體

周

靜止的

吹口哨

和許多其他人

地震前兆
還可以對地震前兆進行有趣的實驗。仍然沒有確定的科學數據，但在這些情況下，最好創建一個“地球偶極子”，這對于監測土壤的表面電流很有用。目前，一些研究表明，可以提前幾個小時預測強地震，但接收站必須距離震中不到 100 公里。此外，收聽和錄音不能在城市的家中進行，而必須在農村進行，傳感器直接連接到地面。

結論
觀察 VLF 波段的頻譜圖無疑是一項非常迷人和神秘的活動，即使在晚上，至少在活動的頭幾天，它也會讓你一直呆在你的電腦上。經驗提高了一個人識別各種電信號和自然信號的靈敏度。許多信號在這個極低的頻帶中傳播，并展示了地波如何能夠長距離傳輸信息。聆聽和觀察信號的活動也應該旨在研究和發現產生信號的來源。如果遇到雷雨和閃電（參見圖 12），請始終記住斷開天線與聲卡的連接。

審核編輯 黃昊宇