Me pregunto si lo siguiente es teóricamente posible:
El dispositivo puede grabar, por ejemplo, 1 hora de ondas electromagnéticas / señales de radio hoy, y en el futuro volver a crear / reproducir eso, para que las personas puedan escuchar 1 hora de un programa de radio histórico y cambiar de canal de radio libremente (como de FM100 a FM96), incluso a frecuencias con solo ruido.
No quiero grabar canales individualmente, pero use un receptor para recibir un rango de frecuencias.
Tienes dos opciones: banda ancha o banda base.
La forma "simple de describir pero difícil de construir" es simplemente capturar los datos directamente y registrarlos. Los límites son el ancho de banda y el rango dinámico.
Para banda ancha, necesitará muestrear a una frecuencia de más del doble de su frecuencia más alta. Teniendo en cuenta la banda de radio FM de EE. UU., Que se extiende de 88 a 108 MHz, tendrá que muestrear a más de 216 Msample / s. Va a ser muy difícil encontrar un ADC que pueda muestrear más de unos 14 o 16 bits a esa velocidad.
Además, el almacenamiento de datos será difícil: a 16 bits / muestra, está generando 432 MB / s (3456 Mb / s o 3,37 Gb / s) de datos. Tenga en cuenta que esto es más rápido que el pico (no realista) de 3.0 Gb / s de SATA II y solo se puede lograr con matrices RAID 0 o unidades flash altamente optimizadas. Una hora (3600 segundos) requiere aproximadamente 2 TB de almacenamiento.
Dado que cada canal es generado por un transmisor diferente, la intensidad de la señal recibida será diferente para cada uno. Dado que no desea un sistema de receptor por canal, entonces su receptor debe establecer su ganancia para garantizar que la estación más cercana (más fuerte) no ahogue las otras.
Dado que 16 bits es de solo 96 dB o menos, y la intensidad de la señal cae algo así como 6 dB por duplicación de rango (r ^ -2), sin contar las pérdidas de trayectoria como la lluvia o las estructuras intermedias. Las estaciones distantes se recibirán con menos resolución.
La otra opción es cambiar la banda (es decir, heterodina) a una banda inferior para que el ancho de banda total no sea tan malo.
Recomiendo lo que se denomina un sistema "Low-IF", donde la banda se desplaza cerca de, pero no del todo, a 0 (DC). Esto le permite mantener un filtro de bloqueo de CC (y tal vez incluso un filtro de línea de alimentación de 60 Hz) que ayudará a reducir la interferencia y los errores de circuito, como los voltajes de compensación.
Entonces, por ejemplo, cambia los 20 MHz de ancho de banda entre 88-108 MHz hasta alrededor de 3-23 MHz. Esto le permite muestrear a 50 MHz, lo que podría permitirle encontrar un ADC de 18 bits, agregando aproximadamente 12 dB al rango dinámico ... aún no mucho.
Un receptor de radio FM típico tiene varias etapas que debes tirar para recibir la banda completa:
Entonces, en conclusión, si bien lo que pides no es imposible, hay varias cosas al respecto que comprometerán el rendimiento hasta el punto de hacerlo casi inútil.
Esto es algo así como lo que hacen los radioastrónomos. Diferentes tipos de información están disponibles en diferentes rangos de frecuencia. Hay líneas espectrales estrechas que llevan información sobre átomos, temperaturas, campos magnéticos y todo cambia con el tiempo. Las intensidades trazadas a lo largo de varias octavas de frecuencia indican la radiación de sincrotrón, las fuentes térmicas, las nubes de polvo, etc. Un especialista en estrellas de neutrones podría querer saber sobre los cambios en la intensidad y los cambios Doppler de los púlsares de giro más rápido en una escala de tiempo de milisegundos. Los astroquímicos pueden desear frecuencias muy finamente espaciadas para capturar detalles de nubes moleculares distantes.
De ninguna manera la actual tecnología terrícola puede recopilar todos los datos de las olas tan finamente en frecuencia y tiempo, por una hora, para hacer todo este tipo de investigación en el análisis posterior a la observación. Cada científico debe decidir y solicitar que el sistema se configure de una forma u otra para lo que cada uno quiere.
Una de las partes más importantes del sistema para configurar es el correlador. Trabajé en NRAO por un tiempo. Recolectan toneladas de datos por día. En EVLA (anteriormente VLA, ahora mejorado), recogen la señal de 27 platos. Y en dos polarizaciones, ¡no preguntaste por eso! Lo que EVLA puede hacer se describe en enlace
Pero lo que lo hace posible para nosotros, los humanos del siglo XXI, es que los radioastrónomos hacen su trabajo en las diferencias de fase de las señales: al ser prácticamente solo ruido, es una correlación estadística realizada en los FPGA. FFT súper rápidos, de 1 bit, de 2 bits o si tienen el dinero de ADC de 3 bits. (¡Tan raro es ver ADCs con tan pocos bits en cualquier lugar excepto en física de alta energía y radioastronomía!) El contenido de información en las ondas EM en los receptores es muy reducido a lo que los científicos encuentran aún útil. Por supuesto, los astrónomos no están recreando el Rush Limbaugh o el juego de béisbol de ayer, sino que están creando imágenes, puntos de datos que se ajustan a curvas teóricas, etc.
Si tiene la financiación y el equipo y desea grabar, digamos, la banda de transmisión de FM se recibe en algún momento en los EE. UU. durante una hora, seguro que es factible, pero más allá de las capacidades promedio de los aficionados. Pero comparado con la mayoría de las instalaciones de radioastronomía, sería un pedazo de pastel, aparte del hecho de que los radioastrónomos no construyen equipos para rangos de frecuencia contaminados por transmisiones. Seguro que querrás convertirte hacia abajo. 88MHz - 108 MHz a 0MHz - 10MHz, que Nyquist dice que muestrea a 20MHz. Durante una hora son 72 mil millones de muestras. Bah, fácil ...
El PDF en enlace puede hacer una buena lectura Además, sobre el correlacionador de EVLA y la cantidad de datos que tiene que manejar, enlace Los datos que los astrónomos se analizan utilizando el software CASA, que, al ser financiado públicamente, cualquier geek de electrónica puede descargar, pero espera una curva de aprendizaje abrupta (incluso para los estudiantes de astrofísica); consulte enlace
De esto se trata radio definida por software (SDR).
En pocas palabras, significa que engancha una antena a la entrada de un ADC muy rápido, y luego realiza el procesamiento de los datos recibidos en su procesador o FPGA, etc.
Sí, es teóricamente posible, PERO el ancho de banda necesario es tan grande como el rango de frecuencias que desea grabar.
Para los canales de audio FM que sugieres, probablemente sea factible. Para toda la banda de FM o para los canales de video, el ancho de banda necesario aumenta. Por lo tanto, para fines prácticos, sería poco práctico en más de un rango de canales muy limitado.
Probablemente lograría esto produciendo efectivamente un receptor superhet de banda ancha y convirtiendo la banda de interés en banda base y grabándola. O, si tuviera una grabadora dedicada a grabar un cierto ancho de banda, podría ajustarla en consecuencia.
La nomenclatura varía un poco, pero de FM96 a FM100 probablemente significa un ancho de banda de 96 a 100 Mhz o 4 MHz. Esto está en el orden de ancho de banda disponible en una grabadora de TV doméstica, por ejemplo, VHS o Beta pero están muy adaptados a las características de la señal de TV y es posible que no se adapten fácilmente a este uso. / p>
El almacenamiento digital sería factible pero probablemente costoso. Tal vez no. No he pensado en esto, pero se puede grabar un ancho de banda de 4 MHz en unos 8 MB / segundo o unos 32 GB / hora. Eso es asequible dada la capacidad que proporciona.
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