Wie wird extrem niederfrequente (ELF) Strahlung von einer U-Boot-Antenne gesammelt?

Dazu gibt es einen Wiki-Artikel, project elf.

Das verkleinerte System, das die Marine schließlich konstruierte und Projekt ELF hieß, begann 1982 mit Tests und wurde 1989 in Betrieb genommen. Es bestand aus zwei Sendeanlagen, eine in Clam Lake, Wisconsin, und eine in Republic, Michigan. mit insgesamt 84 Meilen [überirdischer Übertragungsleitungsantenne. Die beiden Sender arbeiteten normalerweise synchronisiert zusammen als eine Antenne für eine größere Reichweite, könnten aber auch unabhängig voneinander arbeiten.

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Im Jahr 2004 schaltete die Marine beide Sender ab, mit der Erklärung, dass sich die Kommunikationssysteme mit sehr niedriger Frequenz (VLF) so weit verbessert hätten, dass das ELF-System unnötig sei

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Die russische Marine betreibt eine ELF-Sendeanlage namens ZEVS ("Zeus") zur Kommunikation mit ihren U-Booten, die sich 30 km südöstlich von Murmansk auf der Halbinsel Kola in Nordrussland befindet. Signale davon wurden in den 1990er Jahren an der Stanford University und anderswo entdeckt. Es arbeitet normalerweise bei 82 Hz und verwendet MSK-Modulation (Minimum Shift Keying). obwohl es angeblich den Frequenzbereich von 20 bis 250 Hz abdecken kann. Es besteht Berichten zufolge aus zwei parallelen Bodendipolantennen mit einer Länge von 60 km, die mit Strömen von 200 bis 300 Ampere betrieben werden. Berechnungen aus abgefangenen Signalen zufolge ist es 10 dB stärker als die US-Sender militärische Kommunikation

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Als Empfangsantennen müssen sie nicht groß sein. Es ist die Erzeugung einer Frequenz, die mit einem Signal moduliert wird, das die volle Wellenlängenlänge benötigt. Der Empfänger arbeitet bei starkem Signal mit kleineren Abmessungen.

Erddipole werden für den Empfang von ELF-Signalen nicht benötigt. Die Anforderungen für Empfangsantennen bei ELF-Frequenzen sind weniger streng als für Sendeantennen, da das Signal-Rausch-Verhältnis in ELF-Empfängern durch das große atmosphärische Rauschen im Band dominiert wird. Die Signalstärke an der Antenne liegt weit über dem Rauschen in der Empfängerschaltung, sodass kleine, ineffiziente Empfangsantennen verwendet werden können. Für den Empfang wurden verschiedene Arten von Spulen- und Ferritschleifenantennen verwendet.

Dies könnte jemandem helfen, der eine Antenne entwirft.

Das ist eine sehr interessante Frage, und nachdem ich jahrzehntelang U-Boote studiert habe, habe ich keine Ahnung.

Ich habe einiges über die ELF-Sendeantennen-Arrays gehört, aber ich kenne niemanden, der eine gesehen hat. Ich weiß nicht einmal, ob sie über oder unter der Oberfläche gebaut sind. Was ich immer wieder höre ist, dass die Arrays kilometerlang sind.

Wie würde man ein kilometerlanges Antennenelement in ein nicht kilometerlanges U-Boot einbauen? Es gibt ein paar Optionen, die mir in den Sinn kommen.

So wie ich es verstehe, wird der Empfang maximiert, wenn die Antennenlängen übereinstimmen (und auf die Wellenlänge des gesendeten Signals abgestimmt sind).

Option 1 ist ein 'nachgestelltes Array'. Einige unserer neueren U-Boote verwenden nachlaufende Sensorarrays. Es ermöglicht ihnen, sehr laute Dinge zu verwenden, ohne den tatsächlichen Standort des U-Bootes preiszugeben.

Manchmal frage ich mich, ob sie das Sensorarray von der ELF-Antenne streamen? Aber in allen Szenarien, die ich gesehen habe, benutzen sie die ELF nicht, wenn sie sich bewegen. Wenn sie sich nicht bewegen, würde die ELF-Antenne der Schwerkraft unterliegen und wäre bald in einer vertikalen Ausrichtung. Da die Senderarrays, soweit ich weiß, horizontal sind, scheint mir, dass es ein Polaritätsproblem geben würde.

Die andere Option, die mir einfällt, ist eine Teilwellenlängenantenne, die in den Rumpf des U-Bootes eingebaut ist. Wenn Sie jedoch die Wellenlänge und die Länge des U-Bootes berücksichtigen, vermute ich, dass die Antennenlänge nur einen sehr kleinen Bruchteil der Sendeantennenlänge ausmachen könnte, und so wie ich es verstehe, kann dies zu erheblichen Signalstärkeverlusten führen , ganz von alleine.