Der Begriff Modulation (von lat. modulatio = Takt, Rhythmus) beschreibt in der Nachrichtentechnik einen Vorgang, bei dem ein zu übertragendes Nutzsignal (beispielsweise Musik, Sprache, Daten) ein sogenanntes Trägersignal verändert (moduliert). Dabei kann etwa die Amplitude des Trägersignals verändert werden (sog. AM) oder die Frequenz (FM). Die Frequenz des Trägersignals muss natürlich deutlich höher sein als das Nutzsignal.
Man kann aber auch zum Beispiel mit einem Laser Töne übertragen, indem die Helligkeit des Lasers mit dem Audiosignal moduliert wird. Beim Empfänger wird dann die sich ändernde Helligkeit mit einer Photodiode oder Phototransistor erfasst und das Audiosignal extrahiert und wieder hörbar gemacht.
Variante 1:
Der Sender:
Der Empfänger:
Der gesamte Aufbau:
Anstelle der Stimme habe ich für den Test ein Lied über den MP3-Player und einen Kopfhörer eingespeist:
Variante 2:
Diese einfachere Variante eignet sich in der Schule eventuell besser für den Nachbau. Für den Empfänger verwendet man am besten einen 8-fachen Batteriehalter für AA-Batterien und erzeugt damit eine symmetrische +/-6V Spannungsversorgung, indem in der Mitte zwischen 4-ter und 5-ter Batterie das Ground-Potential abgegriffen wird.
Variante 3:
Auch diese recht einfache Variante eignet sich sehr gut für den Nachbau durch Schüler.
Variante 4:
Im Buch „15 dangerously mad projects for the evil genius“ von Simon Monk bin ich auf eine weitere einfache Schaltung zur Lasermodulation gestoßen. Diese habe ich ein wenig abgewandelt zu:
Sender:
Empfänger:
Basis der Empfängerschaltung ist ein Fototransistor und ein Audioverstärkermodul (PAM8406, 2 x 3W). Als Laser kommt ein 5mW-Modul zum Einsatz. Es kann entweder ein über Klinke eingespeistes Audiosignal oder die Stimme über das Elektretmikrofon übertragen werden.
Der Sender:
Für das Audiosignal habe ich mir extra einen alten, gebrauchten MP3-Player gekauft. Könnt ihr euch noch daran erinnern?
Der Empfänger:
Ein 0.5 W Lautsprecher reicht völlig aus:
Der gesamte Aufbau:
CIA-Laserabhörgerät
Mit dem unter Variante 1 beschriebenen Empfänger/Demodulator lässt sich ein CIA-Laserabhörgerät basteln. Der Testaufbau ist einfach:
Innerhalb einer Kartonbox befindet sich eine laute Schallquelle. Die Box hat ein Fenster aus 2 mm dünnen Plexiglas. Der Laser ist so auf das Fenster gerichtet, dass der reflextierte Strahl genau die Photodiode des Empfängers trifft. Durch die Schallwellen wird das Fenster ein ganz klein wenig hin und hergedrückt. Dadurch verändert der Laserstrahl minimal seine Bahn und trifft nicht immer gleich auf die Photodiode. Diese Veränderungen werden dann wieder hörbar gemacht. Man muss aber dazu sagen, dass erstens die Schallquelle in der Kartonbox schon recht laut sein muss und zweitens der Abstand Box-Receiver mindestens 2–3 m betragen soll.
Der Bau der Box dauert keine 20 Minuten:
Als Schallquelle dient mein MP3-Player in Kombination mit einem 15W Audioverstärkermodul und einem 30 W Lautsprecher:
In rund 3 m Entfernung zur Box befindet sich dann der Laser (520 nm, 30 mW) und der Demodulator:
Am Ausgang des Empfängers ist eindeutig die Musik zu hören bzw. unterbricht diese, wenn man die Hand in den Laserstrahl hält. Einziger Wermutstropfen ist der Umstand, dass man nicht nur die empfangene Musik hört, sondern natürlich auch die laute und im selben Raum befindliche Schallquelle in der Kartonbox. Hier wäre es besser, für deutlich mehr Distanz zwischen Fenster und Empfänger zu sorgen. Dann wäre nämlich erstens die Schallquelle nicht mehr so laut und zweitens würden sich kleinste Veränderungen des Fensters massiver auf den Laserfleck am Ort des Empfängers auswirken. Aber selbst mit meinem Aufbau kann man der CIA durchaus Paroli bieten 😉
Das Youtube-Video reiche ich natürlich wieder nach…
