Um diesen Phasenschieber zu bauen haben wir zwei Antennen an einer Miniatur-Bohrmaschine mit Drehzahlregelung befestigt, so daß sie beim Einschalten der Bohrmaschine umeinander kreisen.
Sehen wir uns nun einmal den Stromverlauf an der Zuleitung und der Antenne beim Betrieb des Senders an. Da die Zuleitung und die Antenne jeweils eine Länge haben die einem Viertel der Wellenlänge entspricht, haben wir es hier mit einer auf die Sendefrequenz abgestimmten Antenne zu tun. Dadurch erhält man wesentlich günstigere Abstrahlungsverhältnisse gegenüber einer nicht abgestimmten Antenne.
Die Kurven geben die maximale Stromstärke an der Antenne und der Zuleitung wieder. Wir vernachlässigen für unsere Betrachtung die von der Zuleitung abgestrahlte Radiofrequenzstrahlung. Bei den durchgeführten Messungen sind diese Abstrahlungen nicht mitgemessen worden, denn die Polarisation der beiden Zuleitungen war senkrecht zu der Polarisation der Messantenne.
Nun betrachten wir was passiert, wenn die beiden Antennen sich umeinander drehen und die von ihnen abgestrahlten Wellen sich überlagern.
Für einen Betrachter der sich ausserhalb der sich umeinander drehenden Antennen befindet bewegt sich immer eine der beiden Antennen auf ihn zu während sich die andere von ihm wegbewegt. Das heißt durch die sich ändernden Laufzeiten der von den beiden Antennen abgestrahlten elektromagnetischen Wellen zum Betrachter ändern sich auch deren Phasenlagen. Eine kontinuierliche Änderung der Phasenlagen zweier ansonsten gleicher Hochfrequenzsignale erzeugt bei der Wellenüberlagerung ein niederfrequenteres Signal als die Ausgangssignale. Ein Beispiel für ein solches Signal zeigt die untere Kurve. Die Frequenz dieses Signals ist abhängig von der Änderungsrate der beiden Phasenlagen, in unserem Fall also von der Umdrehungsgeschwindigkeit der beiden Antennen.
Für unseren Versuch benötigen wir zuerst einmal den Mikrowellensender 2. Die bei diesem Sender verwendeten Transistoren sind leicht erhältlich. Wer die Transistoren 2n3553 oder 2n3866 beschaffen kann (Bückware oder im Internet bestellen) sollte auf jeden Fall diesen Sender für ca. 500 bis 600 MHz verwenden. Durch die höhere Ausgangsleistung ist die biologische Wirkung zwar schwach, aber etwas besser zu spüren. Die Antennenanlage hat in diesem Fall die gleichen Abmessungen, da die Wellenlänge doppelt so groß ist. Antennen die für 1 GHz abgestimmt sind, arbeiten auch bei 500 MHz in Resonanz, wenn auch mit einem etwas geringeren Wirkungsgrad.
Wir stellen uns einen Antennenträger aus einem runden Stück festem Material, zum Beispiel einer doppelseitig kupferbeschichteten Platine her. In diesen Antennenträger haben wir in der Mitte ein Loch gebohrt damit wir ihn auf einem Halter für Trennscheiben, Schleifscheiben usw. für eine Miniaturbohrmaschine befestigen konnten. Auf den Antennenträger haben wir die Antenne entsprechend der Zeichnung mit viel Lötzinn aufgelötet. Die Antenne wurde aus einem einzigen Stück Federstahldraht von ca. 0,6 mm Durchmesser (Modellbauzubehör) gebogen, in der Mitte mit Schmirgelpapier gesäubert, aufgerauht und dann verzinnt.
Die Maße der Antenne sind abhängig von der Frequenz des verwendeten Senders. Die kann man einerseits mit einem Scanner feststellen (teuer) oder mit einer Lecherleitung (preiswert) ausmessen. Die einzelne Antenne hat in unserem Fall eine Länge, die einem Viertel der Wellenlänge des verwendeten Senders entspricht. Auch die Länge der einzelnen Antennenzuleitungen entspricht einem Viertel der Wellenlänge.
Wir verbinden die Oberseite mit der Unterseite des Antennenträgers indem wir an drei oder vier Stellen ein kleines Stückchen Draht (1) über die Kante des Antennenträgers biegen und jeweils an der oberen und der unteren Kupferbeschichtung verlöten. Nun wird eine passende Schlauchschelle über die Bohrmaschine geschoben und festgeschraubt. An dieser Schlauchschelle befestigen wir (z.B. mit 2-Komponentenkleber oder Heißkleber) ein Stück Platine als Schleiferträger. Auf die Platine löten wir ein Stück Federstahl als Schleifer. Der Schleifer wird so gebogen, daß das Kupfer die Unterseite des Antennenträgers berührt, wenn dieser in der Bohrmaschine eingespannt ist. Die Kontaktfläche zum Kupferblech sollte man polieren. Ansonsten wird das Kupferblech sehr schnell abgeschliffen. Im Bild sieht man noch zwei weitere Schleifer, die aber bei diesem Versuch nicht verwendet werden.
Nun wird der Sender mit dem Schleifer verbunden. Im Bild sieht man noch eine Glühbirne die zwischen den Sender und den Schleifer gelötet ist. Sie dient dazu festzustellen ob der Sender im Betrieb ist und seine Leistung an die Antenne abgibt. Je heller die Glühbirne leuchtet, umso bessere Ergebnisse kann man erwarten.
Die Bohrmaschine wird nun befestigt, zum Beispiel in einem Schraubstock oder mit Klebeband auf einer Tischfläche. Vor dem Anschalten der Bohrmaschine sollten die rotierenden Antennen mit einer nichtmetallischen Abdeckung versehen werden (Plastikeimer, Holzkiste etc.). Man kann nicht ausschließen daß die Antenne bei zu hoher Drehzahl bricht und ohne Abdeckung Verletzungen verursacht. Auch sollte die Drehzahl nur vorsichtig erhöht werden. Wenn der Motor zu unruhig läuft muß die Drehzahl sofort reduziert werden. Möglicherweise kann man durch einen exakteren Aufbau (die Antenne genau in der Mitte anlöten) einen ruhigeren Lauf erreichen. Das Verbiegen der Antenne durch die Fliehkraft kann man durch einen stärkeren Federstahldraht verringern.
Für Messungen haben wir uns nach dem gleichen Konstruktionsprinzip den folgenden Phasenschieber aufgebaut.
Im Vordergrund sieht man das SDS 200 Oszilloskop mit einer Antenne. Mit dieser Anordnung von Phasenschieber, Oszilloskop und Meßantenne haben wir unsere Messungen durchgeführt, die weiter unten beschrieben werden.
Seitenansicht des Phasenschiebers.
Die beiden Antennen.
Der Motor mit Schleifer und Antennenträger. Dieser Motor kann stufenlos in seiner Drehzahl von 0 bis ca. 5000 Umdrehungen pro Minute geregelt werden. 3000 Umdrehungen pro Minute entspricht 50 Umdrehungen pro Sekunde. Das durch Wellenüberlagerung der Mikrowellen (ca. 1 GHz) entstehende Niederfrequenzsignal muß in diesem Fall also eine Frequenz von 50 Hertz haben.
Dazu haben wir die folgenden Messungen durchgeführt. Es handelt sich um eine FFT Darstellung, das heißt daß die verschiedenen Frequenzanteile der gemessenen Schwingungen dargestellt werden. Obwohl wir die Messungen außerhalb des Hauses gemacht haben und alle Geräte mit Batterie betrieben worden sind, kann man auf jeder einzelnen Messung die 50 Hertz des Stromnetzes deutlich sehen. Um diese Störungen erkennen zu können haben wir zuerst eine Messung mit ausgeschaltetem Phasenschieber durchgeführt.
Messung 1
Diese Messung wurde bei ausgeschaltetem Sender und Motor gemacht.
Messung 2
Diese Messung zeigt das gemessene Frequenzspektrum bei einer Umdrehungszahl des Motors von ungefähr 45 Umdrehungen pro Sekunde. Links neben der Frequenzspitze von 50 Hertz haben wir eine zweite Spitze mit einer Frequenz von etwas weniger als 50 Hertz. Hierbei handelt es sich um die durch Wellenüberlagerung hervorgerufene niederfrequente Schwingung. Die Frequenzanteile im Bereich von 100 Hertz, 150 Hertz, 200 Hertz und 250 Hertz sind die Oberwellen des durch die Phasenverschiebung der Mikrowellen erzeugten Niederfrequenzsignals.
Messung 3
Bei dieser Messung sind die Oberwellen noch ausgeprägter.
Messung 4
Hier haben die erzeugten Niederfrequenzsignale fast die gleiche Frequenz wie die Stromversorgung (50 Hertz). Die beiden Spitzen liegen eng beieinander und überlagern sich zum Teil.
Messung 5
Während dieser Messung, die ja vom Oszilloskop über einen gewissen Zeitraum aufgezeichnet wird, haben wir die Drehzahl des Motors kontinuierlich verändert. Als Ergebnis erhalten wir keine ausgeprägte Frequenzspitze. Stattdessen sehen wir mehrere Frequenzbänder weil die Frequenz des entstehenden Signals sich während des Aufzeichnungszeitraums (ca. 0,5 Sekunden) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors geändert hat.
Von mehreren Personen wurde uns bestätigt daß sie beim Betrieb des Gerätes eine leichte Wirkung gespürt haben. Ob diese Wirkung ausschließlich durch die beschriebene Versuchsanordnung hervorgerufen wurde oder ob Mitarbeiter von Bundesnachrichtendienst und/oder Verfassungsschutz "dazwischengefunkt" haben muß noch überprüft werden. Wenn das nicht der Fall sein sollte ist es doch überaus erstaunlich, daß mit einer so geringen Sendeleistung (vielleicht 0,3 Watt) eine leichte, aber doch deutlich spürbare biologische Wirkung zu erzielen ist. Bei Verwendung des Senders mit den Transistoren 2n3553 oder 2n3866 war die Wirkung ebenfalls schwach aber deutlicher, da dieser Sender eine Ausgangsleistung von 1 Watt hat.
Wer die Möglichkeit hat diesen Versuch mit mehr Leistung durchzuführen sollte in der Lage sein, eine biologische Wirkung hervorzurufen. Es empfiehlt sich aber in diesem Fall den Frequenzbereich um 50 Hertz für diese Versuche zu meiden. Ströme mit einer Frequenz um 50 Hertz sind besonders gefährlich, da sie Herzkammerflimmern auslösen und dadurch schnell zum Tod führen können.
Aus Mangel an stärkeren Transistoren haben wir uns bisher mit dieser geringen Sendeleistung begnügen müssen. Vor 10 bis 12 Jahren waren sehr leistungsstarke Transistoren noch über die Ladentheke erhältlich. Heute handelt es sich dabei um Bückware, die man nur mit besonders guten Beziehungen organisieren kann. Wie man einer örtlichen Zeitung entnehmen konnte, haben nicht einmal mehr Amateurfunker Zugriff auf Ersatzteile. Sie benötigten einige Jahre um eine durch einen Sturm zerstörte Relaisstation wieder in Stand zu setzen. Es hieß daß Ersatzteile nicht beschafft werden konnten.