Как антенна подводной лодки собирает излучение крайне низкой частоты (ELF)?

Об этом существует вики-статья, проект elf.

Уменьшенная система, которую в конечном итоге построил ВМС, названная Project ELF, начала испытания в 1982 году и вступила в строй в 1989 году. Она состояла из двух передающих станций: одной в Клэм-Лейк, штат Висконсин, и одной в Республике, штат Мичиган. с в общей сложности 84 мили надземной антенной линии передачи. Два передатчика обычно работали синхронно вместе как одна антенна для большей дальности, но также могли работать независимо.

.........

В 2004 году ВМС отключили оба передатчика, объяснив это тем, что системы связи очень низких частот (VLF) были улучшены до такой степени, что система ELF стала ненужной.

...............

Военно-морской флот России использует передатчик ELF под названием ZEVS («Зевс») для связи со своими подводными лодками, расположенный в 30 км к юго-востоку от Мурманска на Кольском полуострове на севере России. Сигналы от него были обнаружены в 1990-х годах в Стэнфордском университете и других местах. Обычно он работает на частоте 82 Гц с использованием модуляции MSK (минимальная манипуляция). хотя, как сообщается, он может охватывать диапазон частот от 20 до 250 Гц. Сообщается, что он состоит из двух параллельных наземных дипольных антенн длиной 60 км, питаемых токами от 200 до 300 ампер. [Расчеты по перехваченным сигналам показывают, что он на 10 дБ мощнее, чем американские передатчики. В отличие от них, он используется для геофизических исследований в дополнение к военные коммуникации

......

Что касается приемных антенн, они не должны быть большими. Это генерация частотно-модулированного сигнала, для которого требуется полная длина волны. Приёмник при сильном сигнале работает с меньшими размерами.

Наземные диполи не нужны для приема сигналов ELF. Требования к приемным антеннам на частотах СНЧ менее строгие, чем к передающим антеннам, поскольку в отношении отношения сигнал/шум в приемниках СНЧ преобладает сильный атмосферный шум в этом диапазоне. Уровень мощности сигнала на антенне намного выше шума в цепи приемника, поэтому можно использовать небольшие неэффективные приемные антенны. Для приема использовались различные типы катушек и ферритовых рамочных антенн.

Это может помочь кому-то проектировать антенну.

Это очень интересный вопрос, и после десятилетий изучения подводных лодок я понятия не имею.

Я слышал обрывки информации об антенных решетках передатчиков ELF, но я не знаю никого, кто бы их видел. Я даже не знаю, построены ли они выше или ниже поверхности. Единственное, что я постоянно слышу, это то, что массивы имеют длину в километры.

Как бы вы поместили антенный элемент длиной в километры в подводную лодку, длина которой меньше километра? Есть пара вариантов, которые приходят на ум.

Насколько я понимаю, прием максимален, когда длины антенн совпадают (и соответствуют длине волны передаваемого сигнала).

Вариант 1 — это «конечный массив». В некоторых из наших новых сабвуферов используются датчики заднего хода. Это позволяет им использовать очень шумные вещи, не выдавая фактического местоположения подводной лодки.

Иногда я задаюсь вопросом, транслируют ли они массив датчиков с антенны ELF? Но во всех сценариях, которые я видел, они не используют ELF, если движутся. Если бы они не двигались, антенна ELF была бы подвержена гравитации и вскоре была бы выровнена по вертикали. Поскольку массивы передатчиков, насколько я знаю, горизонтальные, мне кажется, что будет проблема с полярностью.

Другой вариант, о котором я могу думать, — это антенна с частичной длиной волны, встроенная в корпус подводной лодки. Но, если учесть длину волны, и длину ПЛ, подозреваю, что длина антенны могла составлять лишь очень малую долю от длины антенны передатчика, и, как я понимаю, это может привести к значительным потерям в мощности сигнала , все само собой.