Aufbau eines ELF-Empfängers: Verstärker und Filter

Hinter der Antenne folgt ein analoges Frontend (analog front-end) — eine Kette, die das schwache Signal verstärkt und vor der Digitalisierung frequenzmäßig formt. Bei dem in der Arbeit Votis 2018 beschriebenen tragbaren Empfänger erreicht diese Kette eine Verstärkung von etwa 112 dB bei 10 Hz, wobei das äquivalente Eingangsrauschen nur etwa 2,88 nV/√Hz beträgt. Ein so niedriges Rauschen ist notwendig, weil das Nutzsignal der SR Amplituden in der Größenordnung von Nanovolt bis Mikrovolt hat.

Ein wesentlicher Bestandteil sind die Filter. Ein Bandpass grenzt das interessierende ELF-Band (einige bis einige zehn Hz) ein, während schmalbandige Bandsperren (Notch-Filter) die dominante Störung des Stromnetzes bei 50 Hz (bzw. 60 Hz) und ihre Harmonischen unterdrücken (siehe #38). Eine niederfrequente Begrenzung wiederum unterdrückt sehr langsame Driften und den Gleichanteil.

Wichtig sind auch das niedrige Eigenrauschen der Verstärker und eine stabile Stromversorgung. Dank des sorgfältigen Frontend-Entwurfs sind im gemessenen Spektrum saubere Spitzen der ersten sechs SR-Moden bereits bei einer Erfassung von etwa 10 Minuten auflösbar Votis 2018.