ПРИЛОЖЕНИЕ K

VLF РАДИОСТАНЦИЯ RHAUDERFEHN (ГЕРМАНИЯ)

: общие сведения : : архитектура : : антенны : : антенное поле : : передатчики : : зона покрытия : : источники информации и иллюстраций :

 

Координаты: 53°05'14"N 7°36'31"E.

Позывной: DHO38

Период работы: с 1984 г. (активна).

Рабочая частота: 23.4 кГц

Мощность передатчика: 800 (8x100) кВт

Мощность, излучаемая антенной: до 650 (8x81) кВт;

Классы излучения: F1B (FSK и MSK), A1A (резервный).

Рис.K.1. Спутниковая карта VLF радиостанции Rhauderfen

A11-A14 - антенны сегмента N1; A21-A24 - антенны сегмента N2; SSB1 - бункер центра управления сегмента N1; SSB2 - бункер центра управления сегмента N2

 

Радиостанция была построена для нужд ВМС Германии и НАТО. Она находится примерно в 100 км от побережья Северного моря недалеко от границы Германии с Нидерландами. Ее принципиальной особенностью, отличающей от всех других известных VLF радиостанций, является нестандартная архитектура, основанная на использовании группы автономных однотипных передающих ячеек малой мощности, каждая из которых имеет свою антенну, передатчик и согласующие устройства. Данная особенность обеспечивает целый ряд преимуществ по сравнению с другими, уже описанными в настоящем обзоре, решениями, о чем подробнее будет сказано ниже.

Проектирование станции началось в 1966 году, в 1977 - году началось ее строительство, которое закончилось в 1982 году, после чего начались отладочные работы с выходом в эфир. В 1984 году станция была принята в эксплуатацию и встала на дежурство.

Подрядчиком проектирования и строительства станциии выступала компания Telefunken. При проектировании был учтен опыт создания легендарной радиостанции Goliath, что нашло отражение в ряде решений. В частности, для Rhauderfen, как и для станции Goliath, был найден участок с повышенной влажностью почвы и высоким уровнем грунтовых вод, что обеспечивало высокую электропроводность и, соответственно, малое поглощение энергии радиоизлучения. Другим унаследованным от станции Goliath решением стало изготовление антенных мачт-излучателей из стальных труб.

В 2017 - 2019 годах станция была модернизирована, при этом ламповые передатчики были заменены на полупроводниковые, разработанные и изготовленные компанией Telefunken в рамках программы Racoms.

На данный момент с учетом проведенной модернизации VLF радиостанция Rhauderfehn считается одной из наиболее совершенных. С учетом ее технического уровня и состояния ее использование запланировано ВМС Германии как минимум до 2039 года. Технической информации по данной станции в открытых источниках мало, что, предположительно, связано с ограничением Бундесвером доступа к ней.

 

Основы архитектуры радиостанции Rhauderfehn как радиопередающей системы были заложены в самом начале ее проектирования еще в 1966 году и закреплены в патенте компании Telefunken за номером DE-1516041. Так же, как и упомянутые выше решения по выбору площадки и трубчатым мачтам, архитектурное решение в максимальнй степени учитывало опыт проектирования радиостанции Голиаф, в т.ч. в качестве прототипов были использованы патенты разработчика Голиафа фирмы Lorenz AG (см. описание антенны радиостанции Goliath). Архитектура радиопередающей системы согласно указанному патенту компании Telefunken приведена на рис.K.2

Рис.K.2. Архитектура радиопередающей системы радиостанции Rhauderfen согласно патенту DE-1516041

1 - излучатели; 2 - проводники емкостных нагрузок; 3 - проводники заземлений; 4 - передатчики; 5 - блоки адаптивного согласования передатчиков с излучателями; 6 - блок центрального управления; 7 - вход сигнала модуляции; 8 - цепи управления передатчиками; 9, 10, 11, 12 цепи управления дополнительными передатчиками.

 

Как видно, архитектура радиопередающей системы Rhauderfehn в своей основе является повторением архитектуры радиопередающей системы станции Goliath в части следующих отличительных признаков:

• наличие группы вертикальных излучателей, имеющих одинаковую высоту, верхнюю емкостную нагрузку и заземление;
• все излучатели группы расположенных друг от друга на расстоянии, существенно меньшем длины волны;
• все излучатели группы излучают сигнал с одной и той же частотой и фазой.

Принципиальными отличиями архитектуры станции Rhauderfehn при этом являются:

• использование только нижнего питания излучателей;
• использование для питания излучателей отдельных передатчиков, управляемых по частоте, фазе и модуляции от общего центрального устройства;
• использование адаптивных цепей согласования передатчиков с излучателями, в т.ч. отключающих передатчик при отсутствии оптимального согласования.

Т.о. функционально радиостанция Rhauderfehn состоит из однотипных автономных передающих ячеек в составе антенны и передатчика, управляемых из единого центра. На станции имется два передающих сегмента с данной архитектурой - N1 (северный), объединяющий 4 передающие ячейки (антенны A11-A14) c центром управления в бункере SSB1, и N2 (южный), также объединяющий 4 передающие ячейки (антенны A21-A24) с центром управления в бункере SSB2. Сегменты могут работать как на одной частоте с взаимной синхронизацией, образуя единую передающую систему из 8 передающих ячеек (основной штатный режим), так и автономно, когда один сегмент выключен, например, для его профилактики или ремонта, или когда оба сегмента работают одновременно, но на разнесенных частотах.

 

Каждая антенна представляет собой вертикальный излучатель с емкостной нагрузкой зонтичного типа, аналогичный излучателям антенны радиостанции Lualualei и ее клонов. Чертеж антенны приведен на рис.K.3, а фото одной из антенн - на рис.K.4.

Рис.K.3. Чертеж антенны радиопередающей ячейки VLF радиостанции Rhauderfehn

(источник чертежа для иллюстрации - [3].)

Рис.K.4. Спутниковое фото антенны радиопередающей ячейки VLF радиостанции Rhauderfehn

 

Высота мачт всех антенн одинакова и равна 352,8 м. Они изготовлены из стальных труб диаметром 2,2 м и зафиксированы тремя ярусами растяжек. Через равные интервалы на мачтах установлены виброгасители для подавления вибраций от ветровых нагрузок. Они представляют собой тороидальные конструкции, заполненные гранулированным сыпучим материалом, поглощающим вибрации. Внутри мачт имеются лифты для обслуживающего персонала, перемещаемые червячными передачами, а также лестницы.

Емкостные нагрузки излучателей образованы радиально расходящимися от вершин мачт 12 проводниками длиной по 360 м, зафиксированными растяжками, закрепленными на расположенных на расстоянии 431 м от оснований мачт бетонных якорях. На проводниках закреплены пассивные оптические предупредительные сигнальные элементы, а на мачтах имеются предупредительные сигнальные огни.

Мачты установлены на основания из тарельчатых фарфоровых изоляторов. У подножия мачт расположены боксы, в которых размещаются элементы согласования излучателей с передатчиками - геликсы и элементы адаптивной настройки, а также трансформаторы для гальванически развязанного питания элементов освещения (рис.K.5).

Рис.K.5. Основание мачты, внутренний и внешний вид бокса с геликсом

(источники фото для иллюстраций - [3] и [1])

 

Антенное поле радиостанции занимает площадь около 500 га, а его периметр - около 10 км. Оно расположено в рамках осушенного участка, окруженного осушительным каналом, входящим в систему осушительных каналов болот Esterweger Dose. По периметру поля параллельно каналу сооружено защитное ограждение и проложена внутрення окружная дорога, соединенная с сетью внутренних и внешних дорог, ведущих к различным объектам станции.

На антенном поле раположены два упомянутых выше передающих сегмента - N1 с антеннами A11-A14 и бункером центра управления SSB1 и N2 c антеннами A21-A24 и бункером центра управления SSB2.

Рис.K.6. План антенного поля VLF радиостанции Rhauderfehn

(повернуто на 90°; источник графики для иллюстрации - [3])

 

Радиальные проводники заземлений излучателей в областях пересечения зон заземлений подключаются к общей земляной шине. Сами проводники выполнены из меди со свинцовым покрытием, защищающим от коррозии в условиях болотистого грунта.

Бункеры SSB1 и SSB2 представляют собой заглубленные бетонированные сооружения и предназначены для размещения в них передатчиков с блоками центрального управления ими, вспомогательных устройств и обслуживающего персонала и обеспечивают их защиту от поражающих факторов ядерного взрыва в случае ядерного нападения.

Все коммуникации проложены под землей.

Рис.K.7. Бункер центра управления сегментом VLF радиостанции Rhauderfehn

(источник фото справа - [1])

 

 

 

 

 

Изначально на станции использовались ламповые передатчики. Их выходные усилители мощности были реализованы по двухтактной трансформаторной схеме на двух вакуумных триодах в металлокерамических корпусах с водяным охлаждением (рис. K.8).

Рис.K.8. Ламповый усилитель мощности VLF радиостанции Rhauderfehn

(фото Michael Halama с сайта nwzonline.de [6])

 

При модернизации в период 2017-2019 г.г. на станции были установлены специально разработанные для нее компанией Telefunken RACOMS (в настоящее время Elbit Systems) полупроводниковые передатчики, имеющие улучшенные характеристики, в т.ч. более высокий КПД. Какой-либо информации по их технической реализации и параметрам в открытых источниках не обнаружено. Однако, об их технических характеристиках можно косвенно судить по условиям тендера на модернизацию станции, который был объявлен в 2015 году. Согласно его техническим условиям модернизированный передатчик должен был удовлетворять следующим требованиям [7]:

• выходная мощность в режиме передачи модулированного сигнала - 100 Вт;
• выходная мощность в режиме передачи немодулированного сигнала - 150 Вт;
• возможность бесступенчатого регулировния выходной мощности;
• КПД в режиме передачи немодулировнного сигнала - не хуже 79%;
• Виды и параметры модуляции:
• # FSK 25 Гц 50 бод / 37.5 Гц 75 бод;
• # MSK 2 канала 25 Гц 100 бод / 37,5 Гц 150 бод;
• # MSK 4 канала 50 Гц 200 бод / 75 Гц 300 бод;
• КСВ при полной мощности не более 2,7;
• Автоматическое снижение мощности при КСВ более 2,7;
• Автоматическое отключение при КСВ более 3,0;
• Наличие двухчастотного режима работы;
• Конструктивное исполнение - в 19-дюймовых стойках.

 

Открытых данных по зоне покрытия станции с полупроводниковыми передатчиками нет. На сайте Бундесвера [2] утверждается, что сигнал станции принимается на глубинах до 20 метров на любом расстоянии в любой точке акватории мирового океана. Однако такое утверждение вызывает сомнения, т.к. имеющие бОльшую мощность излучения станции Cutler и Harold E.Holt не могут похвастать глобальным покрытием. Кроме того, сигнал Rauderfehn, принимаемый в Северной Америке SDR приемником kiwisdr.smeter.net (верхний левый кадр на рис.K.9), весьма слаб, в то время, как сигнал американской станции Cutler, принимаемый в Европе SDR приемником websdr.ewi.utwente.nl (нижний левый кадр на рис.K.9, частота 24 кГц справа от сигнала Rhaderfehn), намного мощнее и достойно смотрится рядом с сигналом Rhauderfehn, хотя приемник находится в непосредственной близости от последней.

В то же время есть публикации с данными замера сигналов станции Rhauderfehn с ламповыми передатчиками в первые годы ее работы, из которых косвенно можно почерпнуть сведения о ее дальнобойности. Так, в [4] приводятся данные по исследованию распространения сигнала Rhauderfehn в период ее тестирования и начала работы (1982 - 1984 г.г.), согласно которым на расстоянии 2000 км в акваториях Северного, Норвежского и Балтийского морей уровень сигнала на поверхности, но на более низкой частоте 18.5 кГц, приведенный к мощности излучения в 1 кВт, составлял до 40 дБмкВ/м, т.е. около 0,1 мВ/м (правый верхний кадр на рис.K.9). Приведенный к фактической излучаемой мощности сигнал будет равен около 2,5 мВ/м, что для при среднем затухании мощности сигнала на трассе порядка 2-3 дб даст радиус зоны покрытия до 6-7 тысяч км.

С другой стороны, в работе [5] приводятся данные по исследованию распространения радиоволн диапазона VLF в арктическом регионе Канады. Для зимы (правый нижний кадр рис.K.9) уровень сигнала Rhauderfehn уступает находящимся недалеко от нее британским станциям Rugby и Anthorn, имеющим существенно меньшую мощностью излучения. Данный факт, вероятно, является следствием того, что начальный участок трассы, где происходит наибольшая потеря мощности сигнала, у Rauderfen проходит над земной поверхностью, в то время, как у британских станций почти вся трасса проходит над океаном. В работе [5] также констатируется, что сигнал Rhaderfehn в большей степени, чем у других станций, подвержен колебаниям и зависимости от состояния ионосферы.

Рис.K.9. Уровни сигнала VLF радиостанции Rhauderfehn

(комментарии - по тексту параграфа)

 

 

1. Marinefunksendestelle Rhauderfehn

2. U-Boot-Kommunikation: Der «Unterwasser»-Sender

3. AGARD-CP-529. John S.Belrose. VLF transmitting antennas.

4. AGARD-CP-529. Detlev Borgmann. Theoretical and experimental coverage analysis of a VLF transmitter.

5. AGARD-CP-529. Wilfred R. Lauber, Jean M. Bertrand. VLF propagation measurements in the Canadian Arctic.

6. Deutsche Marine und Nato-Partner nutzen die Langstwellen-Funksendestelle im Moor. Dort ist nach uber 30 Jahren Betrieb nun das Digitalzeitalter angebrochen.

7. Regeneration der Marinefunksendestelle Saterland/Ramsloh (тендер).

* * * * * * * * *

 

 

Опубликовано 13.12.2020 Последнее изменение - нет

© Janto 2020 Все права защищены