Amerikaanse defensie maakt kleine zenders voor ultra-low-frequencycommunicatie

Darpa, het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse ministerie van Defensie, werkt aan kleine zenders voor ultra-low-frequencycommunicatie. Daarmee moet communicatie mogelijk worden op plekken waar dit tot nu toe moeilijk is, zoals onder water, in tunnels en in grotten.

Darpa schrijft dat er tot nu toe nog niet veel voortgang is geboekt op het gebied van deze vorm van mobiele communicatie. Met zijn Ameba-programma wil het instituut lage frequenties tussen 'enkele honderden' Hertz en 3kHz benutten voor communicatie met een lage bitrate. Zo moet een duiker bijvoorbeeld tekstberichten kunnen verzenden naar een duikboot of een drone. De techniek werkt met kleine zenders, die echter niet zoals normale radio's gebruikmaken van oscillerende stroomsignalen om via een antenne radiosignalen op te wekken.

In plaats daarvan gebruiken de zenders materialen die sterke magnetische of elektrische velden bevatten. Door deze materialen mechanisch te bewegen, is het mogelijk om ulf- en vlf-frequenties op te wekken, aldus Darpa. Dat is te bereiken door bijvoorbeeld een elektreet of een staafmagneet op hoge snelheden te bewegen. Om deze zenders voor praktisch gebruik te ontwikkelen, zijn er volgens het instituut nog verschillende ontwikkelingen nodig op het gebied van scheikunde en van materialen om bijvoorbeeld krachtige magnetische velden in een kleinere hoeveelheden materiaal onder te brengen.

Daarnaast zijn er ontwikkelingen nodig op het gebied van ontwerp en machinebouw, om te zorgen voor verpakking en manieren om door beweging radiosignalen op te wekken. Darpa wil bovendien frequenties tussen de 3kHz en 30kHz gebruiken om communicatie tussen het aardoppervlak en de ionosfeer mogelijk te maken. Op die manier moet het mogelijk zijn om een volledig halfrond te overbruggen. Tot nu toe is communicatie via zeer lage frequenties omslachtig, omdat de lange golflengtes grote zendinstallaties vereisen. Zo bestaat een Amerikaanse installatie voor communicatie met onderzeeërs in de Koude Oorlog uit 26 torens met een hoogte tot driehonderd meter en ligt het energiegebruik bij enkele megawatt.

De Ameba-zenders moeten minder dan 20W verbruiken en niet zwaarder zijn dan tien kilogram, zo blijkt uit een begeleidend document.

Reacties (28)

[Moosenl]

"Daarnaast zijn er ontwikkelingen nodig op het gebied van ontwerp en machinebouw, om te zorgen voor verpakking en manieren om door beweging radiosignalen op te wekken. Darpa wil bovendien frequenties tussen de 3kHz en 30kHz gebruiken om communicatie tussen het aardoppervlak en de ionosfeer mogelijk te maken. Op die manier moet het mogelijk zijn om een volledig halfrond te overbruggen."

Dit is al zo oud als de weg naar Rome.

"Tot nu toe is communicatie via zeer lage frequenties omslachtig, omdat de lange golflengtes hoge zendinstallaties vereisen. "
Nee, hoge antennes omdat de golflengte veel groter is.

"Zo bestaat een Amerikaanse installatie voor communicatie met onderzeeërs in de Koude Oorlog uit 26 torens met een hoogte tot driehonderd meter en ligt het energieverbruik bij enkele megawatt."

Niet alleen US maat ook de Nato en Rusland en vele andere landen doen dit.
Valt wel mee dat verbruik. Als je kijkt naar de afgelegde afstand.

[Supersister]

Volgens mij is de weg naar Rome wel ouder :-).
Niet alleen landen en de Nato houden zich met VLF bezig. Ook zendamateurs hebben (steeds meer) belangstelling voor deze band ("sub 9kHz amateur radio"). Waar vroeger alleen (heel) langzame morscode met hifi-versterkers als zender gebruikt werden, wordt tegenwoordig behalve de versterker ook de pc en de DSP mogelijkheden van de geluidskaart gebruikt om meer te kunnen doen in het VLF gebied.
Voor geïnteresseerden: https://sites.google.com/site/sub9khz/ . Hier wordt duidelijk dat met amateurmiddelen nog niet direct de halve aardbol bestreken wordt met één zender, maar het blijkt zelfs met hobbymiddelen wel degelijk te gebruiken.

De echt geïnteresseerden kunnen ook "meeluisteren" op 8.9 kHz via VLF grabbers (op de website in bovenstaande link); altijd leuk, net als de websites waar je via SDR naar amateur radio kunt luisteren.

[TWyk]

"Tot nu toe is communicatie via zeer lage frequenties omslachtig, omdat de lange golflengtes hoge zendinstallaties vereisen. "
Nee, hoge antennes omdat de golflengte veel groter is.

Dat is toch hetzelfde?

[Terracotta]

Eigenlijk niet. De antenne is niet de zender van het signaal. Een antenne zorgt alleen maar voor de overgang tussen twee media (overgang van metaal naar lucht/water en omgekeerd). Daarmee dat 1 antenne voor zowel ontvangst als zenden kan dienen.

Maar bon, je hebt gelijk dat het muggenziften is.

[Verwijderd]

Zender + antenne = zendinstallatie

[Zwoerdkop]

Er wordt bedoeld: lange antennes. Niet hoge.

[janbaarda]

Voor communicatie over een halfrond hadden wij toch Radio Kootwijk. Hiermee konden we "Ons Indië" bereiken.

[HolyCowHeyNow]

Zeer interessante techniek met mogelijk enorm veel toepassingen! Bestaat er op dit moment echter al niet een soortgelijke techniek waarmee dit ook mogelijk is?

[Moosenl]

Zouden ze dat dan niet al toegepast hebben?

[ygeffens]

Merkwaardig antwoord als je weet dat er voor GPS ook alternatieven zijn ontwikkeld.
Misschien bestaat het al wel, maar willen ze niet afhankelijk zijn van anderen, zoals wij Europeanen niet afhankelijk willen zijn van GPS.

[beerse]

De techniek met de laagste frequenties is volgens mij morse met geluidssignalen. Eventueel kan je ook de klopsignalen die vooral bekend zijn uit gevangenissen (via de waterleidingen...) als laag-frequent zien. Ze zijn in ieder geval in de zelfde frequentie-band als het menselijk gehoor. En met een punt en een streep is morse ook echt digitaal.

En even verder filosoferen over digitale communicatie via laag frequent techniek. Met laag-frequent techniek is ook de bandbreedte beperkt. Dan kan het interessant zijn om ook de ascii tabel weer los te laten en morse te gebruiken om zuinig met bandbreedte om te gaan.

[jsnl]

Ook in het freq-gebied van het ELF is in het verleden al vanalles getest, b.v. USA Navy:
http://www.robkalmeijer.n...987/08/page394/index.html

Wat betreft snelheid van morse (telegrafie in feite), stel je daar niet al te veel van voor, 3wpm, 3 woorden per minuut, is al heel wat; één woord is 5 tekens. Dit geldt dus voor communicatie met subs onderwater.
Geoefende telegrafisten halen makkelijk 60 wpm, in feite ligt de grens bij het snel tekst vast kunnen leggen (typemachine, computer tekstbestand).
Alleen die geoefende telegrafisten zijn er steeds minder, tegenwoordig zijn wellicht zendamateurs de grootste groep van gebruikers.

edit: verduidelijking

[Reactie gewijzigd door jsnl op 24 juli 2024 02:00]

[neeecht]

Niet onder de 3 kHz zover ik weet.
http://x264.nl/dump/VLF-Frequencies.txt

[ToolBee]

Dit was nog HF: http://www.worldsecurity-index.com/index.php?pg=91
En denk ook aan bluetooth!

"Onze" onderzeeërs werken al jaren met VLF om bijv. met de mariniers op locatie te kunnen "tokkelen". Ook met "hopping".


(edit: te vroeg geënterd, d'r kwam nog meer!)

[Reactie gewijzigd door ToolBee op 24 juli 2024 02:00]

[Mr.Nonflex]

Zeer interessante techniek om nog meer walvissen aan te laten spoelen

[Stevie-P]

Lage frequenties en lage frequenties zijn lang niet altijd hetzelfde.
Geluid en elektromagnetische straling zijn geheel andere dingen en dus totaal niet te vergelijken.
Zelfs als dat wel zou kunnen, zitten de frequenties er een orde van grootte naast, 15 hz vs 'paar honderd hz tot 3000hz'.

[Freekers]

Gaan we weer terug de tijd in, zoals de number stations tijdens de koude oorlog https://en.wikipedia.org/wiki/Numbers_station ? Waarvan sommigen overigens nog steeds actief zijn, zie ook: http://priyom.org/number-stations

[Bilbo.Balings]

Nee, niet echt want de kracht van een number station is juist dat de ontvangst mogelijk is met een gewone, en dus onverdachte, wereldontvanger. Daardoor compromiteerde diegen die de boodschappen ontving zichzelf niet wanneer de ontvanger ontdekt wordt.

Voor deze technologie zijn speciale ontvangers nodig waardoor een spion onmiddelijk verdacht is wanneer zo'n ontvanger ontdekt wordt. Verder is een gesproken boodschap iets geheel anders dan de modulatie methode die het LF systeem gaat gebruiken, ik denk dat het een soort WSPR mode gaat worden:

https://en.wikipedia.org/wiki/WSPR_(amateur_radio_software)

Het voordeel van een digitale mode, zoals WSPR, is dat de signaal/ruis verhouding heel erg slecht mag zijn en er toch detectie mogelijk is en ook is de bandbreedte maar enkele Herz.

Ook is de frequentieband totaal anders, elk number station die ik wel eens heb beluisterd was actief op de korte golf band die loopt van 3 tot 30 MHz.

[Reactie gewijzigd door Bilbo.Balings op 24 juli 2024 02:00]

[Redmen800]

Interessante techniek maar met die 10kg en lage bitrate (maximaal 2x de signaal frequentie dus 'enkele honderden' tot 6kbps) eigenlijk alleen nuttig voor plekken zonder satelliet connectie, onderwater dus.

[Verwijderd]

Een enkele satelliet dekt theoretisch maximaal de halve aardoppervlak en in de praktijk veel minder, en vergt juist hogere frequenties en meer vermogen om ver genoeg te kunnen zenden. En zijn zeer kostbaar. Bovendien, zoals het artikel al aangaf zijn de zenders bedoeld voor onder water, in tunnels en andere plekken waar hoge frequenties veel minder bereik hebben.

[gbrugman]

Misschien ook eens kijken naar hoe olifanten communiceren over grote afstanden, bron

[PV-NL]

Is het niet heel irritant om 'computer' communicatie op een voor een mens hoorbare frequentie?

[Verwijderd]

Het gaat om elektromagnetische golven, die zijn niet hoorbaar voor de mens.

[Verwijderd]

>Elektromagnetische golven zijn zeer zeker hoorbaar.

Ik mag hopen dat je weet hoe geluidsgolven werken, en dan weet je ook dat het volledig anders is dan elektromagnetische golven.

>Sterker nog, het menselijk lichaam is soms er hypersensitief voor.

Daar is absoluut geen wetenschappelijk bewijs voor.

[lepel]

Toch wel grappig, offtopic maar het doet me denken aan de game Subnautica (voor degenen die hem kennen). Hier crashland de speler met een gigantisch schip op een oceaanplaneet en vind je alien installaties waarbij uit analyse blijkt dat deze wezens en hun apparatuur ook op zeer lage frequenties communiceren en daardoor waarschijnlijk dus vele malen geavanceerder zijn dan gewone mensen (dat en ze hebben een gigantisch kanon dat alle schepen die de planeet proberen te betreden of verlaten neer schiet).

Altijd leuk wanneer fictie aansluit bij non-fictie.

[Reactie gewijzigd door lepel op 24 juli 2024 02:00]

[yPop]

Fijn om te zien dat IoT toepassingen straks ook diep in de zee mogelijk zijn!