Receptor de RF para oír todas las portadoras a la vez (para oír electrosmog)

Question

Me gustaría construir "orejas de radio", un receptor de RF que me permitiera experimentar el "smog" de RF que nos rodea como sonido en mis auriculares. Una versión más sofisticada de las interferencias entre teléfonos móviles y altavoces que todos conocemos. Me gustaría pasear por edificios y calles y descubrir qué lugares son "silenciosos" y cuáles son "ruidosos". O enterarme de que han instalado un nuevo transmisor WiFi en el piso de arriba. También oír qué fuentes tienen una frecuencia portadora más alta y cuáles más baja. Y oír el silencio cuando hay un apagón. Algunos lo llaman "realidad aumentada".

Una simple radio de cristal sin sintonización recibiría todas las portadoras (sólo rectificación), pero me gustaría que el circuito conservara de algún modo la información sobre la frecuencia de la portadora. Por ejemplo, si fuera el año 1910 y el aire estuviera lleno de transmisiones telegráficas inalámbricas, me gustaría oírlas pitar una sobre otra en mis auriculares, con la frecuencia de las ondas sinusoidales acústicas escalando con la frecuencia de la portadora de RF del transmisor telegráfico (por ejemplo, 1 MHz transmisor -> 1 kHz en auriculares, 1,5 MHz -> 1,5 kHz).

Técnicamente, quiero escalar las frecuencias, no desplazarlas, ¡y ahí es donde está el problema!

¿Es posible un circuito de este tipo? Matemáticamente, quiero comprimir un ancho de banda 1000 veces mayor en uno más pequeño, por lo que tiene que haber alguna pérdida de información. Sin embargo, no he sido capaz de dar con una descripción matemática razonable de qué tipo de pérdida debería ser (no es ninguna de las cosas simples como paso bajo, paso banda, desplazamiento de frecuencia, etc.).

Ahora mismo, no busco el rendimiento, sino más bien el principio. La cuestión es: ¿qué tipo de circuito analógico sencillo convertiría 1 MHz en 1 kHz y 1,5 MHz en 1,5 kHz?

editar: si sugieres un algoritmo digital o una formulación matemática, me gustaría recalcar que necesito que sea (casi) en tiempo real. Que produzca 1 s de salida por cada 1 s de entrada. En otras palabras, poder escuchar a varios telegrafistas de 1910 transmitiendo código Morse al mismo tiempo (y escribirlo con mis ocho manos :) )

Answer 1

Si tienes señal: $$x(at)$$ la transformada de Fourier será: $$F[x(at)]=\dfrac{1}{\lvert{a}\rvert} X(\dfrac{f}{a}) $$ esto se conoce como la propiedad de escala de las transformadas de Fourier. Que también relaciona la relación inversa entre el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia.

Por tanto, si se muestrea la señal de emisión a frecuencias muy altas y luego se reproduce (o se reduce la muestra mediante decimación), todo el ancho de banda se comprimirá/escalará.

el reto aquí será tener suficiente ancho de banda en el extremo frontal, una frecuencia de muestreo lo suficientemente alta y suficiente ganancia (esa molesta \$ \dfrac{1}{a}\$ factor). Sin embargo, no tiene por qué ser digital, sólo muestreado.

Answer 2

Otro enfoque, muy sencillo pero imperfecto, sería muestrear el espectro con un ADC rápido a, digamos, 100MHz; recoger (digamos) 1 ms de datos, y reproducirlo a 100kHz (cuando durará 1 segundo).

La parte complicada es decidir qué hacer al principio y al final de este bloque muestreado; si muestreas 1 ms cada 0,5 s, siempre tendrás 2 segundos de audio simultáneamente.

Podría ser un experimento interesante, además de una extraña forma de música electrónica; probablemente John Cage lo aprobaría.

Answer 3

El método más sencillo sería arrancar las trazas de un analizador de espectro y luego ejecutar una FFT inversa en ellas a frecuencias de audio y reproducirlas por el altavoz. No debería ser demasiado complicado implementar algo parecido con una solución de radio definida por software (rtlsdr, gnu radio, etc.).

Answer 4

La pregunta es: ¿qué tipo de circuito analógico simple podría convertir 1 MHz en 1 kHz y 1,5 MHz en 1,5 kHz?

Hay un contador digital (como un flip flop de tipo d) que puede dividir las frecuencias en la misma proporción y, por tanto, saturar mucho ancho de banda: -

El problema es que habrá numerosas frecuencias portadoras (como 1MHz) captadas por tu receptor (simultáneamente) y lo que oirás (después de dividir hacia abajo) será un lío, me imagino. De todos modos este es el método simple y hay formas más complejas, pero no sé si estos producirán algo más reconocible cuando se reproduce a través de un altavoz.

Answer 5

"¿Qué tipo de circuito analógico sencillo convertiría 1 MHz en 1 kHz y 1,5 MHz en 1,5 kHz?"

¿Analógico? No. Para comprimir la escala de frecuencias, la única solución "analógica" es ampliar el tiempo. La unidad de frecuencia es Hz, que es la unidad 1/s.

Otro problema es la cantidad de esta "niebla tóxica". Estamos hablando de empaquetar toneladas de información en un espacio de 1:1000, lo que desbordará la comprensión. Este ejemplo de 1910 canales múltiples de código Morse podría convertirse mediante transformadas de Fourier, si suponemos que la información es sólo el encendido/apagado de la portadora. Pero, ¿qué ocurre con una emisora de AM con bandas laterales que contienen voz o música? Reduciendo la escala, la información modulada caería por debajo de las frecuencias de audición y, en la práctica, desaparecería. La FM es aún peor, el contenido informativo de las bandas laterales pierde inteligencia con la compresión en el dominio de la frecuencia. Los modos digitales, como casi todo el tráfico en 2,4 GHz, serían sólo ruido sibilante.

Yo sugeriría sintetizar algo más inteligible, más descriptivo, a partir de una mezcla de la salida del analizador de espectro y una "conjetura civilizada" sobre el contenido de estas señales encontradas por el analizador de espectro.

Darse cuenta de que hay un nuevo aparato WiFi al lado o en el piso de arriba puede estar más allá de la capacidad de separación humana entre la niebla tóxica. Yo lo compararía con un campo de saltamontes, con la diferencia de que, una vez que empiezan a piar, no descansan. Sólo te darías cuenta del recién llegado si estuvieras escuchando en el mismo momento en que empieza a piar. Yo consideraría un muro de música completamente sintético para describir el entorno WiFi/BT.