Круговые антенные решетки для радиопеленгации

Введение

Круговая антенна для радиопеленгации

Кругоразмещенная антенная решетка (CDAA), иногда называемая кругоразмещенной дипольной антенной решеткой (CDDA) или «Вулленвебер», представляет собой большую круговую антенную решетку, используемую для радиопеленгации. Они применяются военными и государственными организациями для триангуляции радиосигналов в целях радионавигации, сбора разведывательных данных, поиска и спасения, а также контроля за соблюдением законодательства в области вещания. Из-за того, что их огромные круглые отражающие экраны напоминают кольцевые ограждения, некоторые антенны в разговорной речи называют «клетками для слонов». Термин «Вулленвебер» был немецким кодовым названием времен Второй мировой войны, использовавшимся для обозначения их секретной научно-исследовательской программы CDAA; его название не связано ни с одним из участников программы. Многие страны, такие как бывший Советский Союз и современная Россия, Германия, Великобритания и Соединенные Штаты, используют множество подобных систем CDAA.

Истоки Второй мировой войны в Германии

Технология CDAA была разработана немецким командованием по исследованию средств связи военно-морских сил, Nachrichtenmittelversuchskommando (NVK) и Telefunken, в ходе работ над Wullenweber в первые годы Второй мировой войны. Изобретателем был руководитель группы NVK доктор Ханс Риндфлайш, который после войны работал техническим директором официальной радиовещательной компании Северной Германии (Norddeutscher Rundfunk (NDR)). Руководителями технической команды были д-р Йоахим Питцнер, д-р Ханс Шеллхосс и д-р Максимилиан Вахтлер. Последний был основателем Plath GmbH в 1954 году и впоследствии консультантом как Plath, так и Telefunken. Первый Wullenweber был построен во время войны в Skibsby, к северо-востоку от города Hjørring (на немецком языке: Hjörring), Дания. Он использовал 40 вертикальных излучающих элементов, расположенных на дуге окружности диаметром 112,5 м. Во внутреннем круге за излучающими элементами были размещены 40 отражающих элементов, подвешенных к конструкции из круговых деревянных опор диаметром 112,5 метра. Для облегчения получения точных географических пеленгов, северные и южные элементы были размещены точно на меридиане север-юг.

Послевоенное развитие

Хотя Питцнер, Шеллхосс и Вахтлер вышли на пенсию в Западной Германии, некоторые из их техников второго эшелона были перевезены в СССР после войны. В 1950-х годах по всему Советскому Союзу и союзным странам было установлено по меньшей мере 30 массивов «Круг» (в переводе с русского – «круг»), задолго до того, как американские военные проявили интерес и разработали свои CDAA. Несколько массивов «Круг» были установлены парами на расстоянии менее 10 километров друг от друга, предположительно для целей радионавигации. По меньшей мере четыре массива «Круг» были установлены вблизи Москвы: к северу, востоку и югу от города. Массивы «Круг» использовались для отслеживания первых спутников «Спутник», используя их радиомаяки на частотах 10 и 20 МГц, и сыграли важную роль в обнаружении возвращаемых аппаратов. Советские массивы «Круг» также использовали 40-элементную конфигурацию CDAA. Массив в Скибсби был тщательно изучен британцами, а затем уничтожен после войны в соответствии с Женевской конвенцией. Доктор Вахтлер организовал строительство второго массива за счет средств Telefunken в Лангенаргене/Бодензее для дальнейших экспериментов после войны. В послевоенные годы США демонтировали массив в Лангенаргене/Бодензее и перевезли его в США, где он стал известен как массив «Вулленвебер». Один из немецких исследователей антенн, доктор Рольф Вундт, был одним из сотен немецких ученых, перевезенных в США армией после войны в рамках операции «Скрепка». Он прибыл в Нью-Йорк в марте 1947 года на том же корабле, что и Вернер фон Браун, его жена и родители. Сначала он работал в ВВС США, а затем в GT&E Sylvania Electronics Systems над проектами CDAA и другими антенными проектами. Профессор Эдгар Хейден, в то время молодой инженер в исследовательской группе радиопеленгации Университета Иллинойса, руководил сборкой массива «Вулленвебер», изучал конструкцию и характеристики массивов HF/DF и исследовал физику HF/DF по контракту с ВМС США с 1947 по 1960 год. Хейден возглавил проектирование и разработку большого кольцевого массива на полевой станции Бондвилл-Роуд университета, в нескольких милях к юго-западу от Бондвилла, штат Иллинойс. Массив состоял из кольца из 120 вертикальных монополей, охватывающих диапазон 2–20 МГц. Высокие деревянные столбы поддерживали круговую завесу из вертикальных проводов длиной 305 метров, расположенную внутри кольца монополей. Его исследования до сих пор используются для проектирования и выбора места для массивов HF/DF. Записи его исследований доступны в архивах университета. Позже Хейден был принят на работу в Юго-Западный исследовательский институт, где продолжал вносить вклад в технологию радиопеленгации HF.

Although Pietzner, Schellhoss, and Wächtler retired in West Germany, some of their second echelon technicians were taken to the USSR after the war. At least 30 Krug (Russian for circle) arrays were installed all over the Soviet Union and allied countries in the 1950s, well before the U. S. military became interested and developed their CDAAs. Several Krugs were installed in pairs less than 10 kilometers from each other, apparently for radio navigation purposes. At least four Krugs were installed near Moscow; just to the north, east and south of the city. The Krugs were used to track the early Sputnik satellites, using their 10 and 20 MHz beacons, and were instrumental in locating re entry vehicles. The Soviet Krug arrays also use the 40 element CDAA configuration. The array in Skibsby was extensively studied by the British and then destroyed following the war in accordance with the Geneva Convention. Dr. Wächtler arranged to have a second array built, at Telefunken expense, at Langenargen/Bodensee, for further experimentation after the war. In the years following the war, the U. S. disassembled the Langenargen / Bodensee array and brought it back to the U. S., where it became known as the "Wullenweber" array. One of the German antenna researchers, Dr. Rolf Wundt, was one of hundreds of German scientists taken to the U. S. by the Army after the war under Operation Paperclip. He arrived in New York in March 1947 on the same ship as Wernher Von Braun and his wife and parents. He was first employed by the U. S. Air Force and then GT&E Sylvania Electronics Systems on CDAA and other antenna projects. Professor Edgar Hayden, then a young engineer in the University of Illinois Radio Direction Finding Research Group, led the reassembly of the Wullenweber, studied the design and performance of HF/DF arrays and researched the physics of HF/DF under contract to the U. S. Navy from 1947 through 1960. Hayden led the design and development of a large circularly disposed array at the university's Bondville Road Field Station, a few miles southwest of Bondville, IL. The array consisted of a ring of 120 vertical monopoles covering 2–20 MHz. Tall wood poles supported a 1000 feet (305 m) circular screen of vertical wires located within the ring of monopoles. His research is still used today to guide the design and site selection of HF/DF arrays. Records of his research are available in the university's archives. Hayden was later employed by Southwest Research Institute where he continued to contribute to HF direction finding technology.

Строительный бум 1960-х - 1970-х годов и последующий снос

В 1959 году ВМС США заключили контракт с ITT Federal Systems на развертывание всемирной сети антенных массивов AN/FRD 10 HF/DF на основе опыта, полученного при использовании экспериментального массива Бондвиля. FRD 10 в NSGA Hanza, Окинава, был первым установленным в 1962 году, за ним последовало еще одиннадцать массивов, последний из которых был завершен в 1964 году в NRRF Imperial Beach, Калифорния (Silver Strand), который был снесен в 2014 году. Благодаря своим огромным размерам, расположение массива Бондвиля и других антенных массивов, созданных после войны, отчетливо видно на аэрофотоснимках высокого разрешения, доступных в Интернете. Также в 1959 году ВВС США заключили контракт с GT&E Sylvania Electronics Systems (ныне General Dynamics Mission Systems) на строительство более крупной системы CDAA — антенной системы приема AN/FLR 9. Первый FLR 9 был установлен на авиабазе RAF Chicksands в Соединенном Королевстве в 1962 году. Второй FLR 9 был установлен на авиабазе Сан-Вито-деи-Норманни в Италии также в 1962 году. После закрытия баз, массивы в Чиксэндс и Сан-Вито были демонтированы в 1996 и 1993 годах соответственно. Второй контракт был заключен с Sylvania на установку систем AN/FLR 9 на авиабазах Misawa AB, Япония; Clark AB, Филиппинские острова; Пакистан (строительство так и не было начато); Elmendorf AFB, Аляска; и Karamürsel AS, Турция. Последние два были завершены в 1966 году. Авиабаза Karamürsel AS была закрыта, а антенный массив демонтирован в 1977 году в ответ на приостановку военной помощи США Турции. Антенный массив на авиабазе Clark AB был выведен из эксплуатации после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году. Позже он был преобразован в открытый амфитеатр, который является частью тематического парка Nayong Pilipino Clark. Демонтаж FLR 9 на авиабазе Мисава начался в октябре 2014 года. Пара FRD 10, не оснащенных для HF/DF, была установлена в 1969 году на NAVRADSTA(R) Sugar Grove, штат Западная Вирджиния, для обеспечения военно-морской связи в диапазоне HF, заменив приемник NSS на станции морской связи в Челтенхэме, штат Мэриленд. Антенный массив Elmendorf был выведен из эксплуатации в мае 2016 года из-за его возраста и отсутствия доступных запасных частей. В 1968 году армия США заключила контракт с F&M Systems на строительство систем AN/FLR 9 для полевой станции USASA в Аугсбурге, Германия, и станции Ramasun в Удон-Тани, Таиланд. Оба были установлены в 1970 году. Антенный массив станции Ramasun был демонтирован в 1975 году после закрытия базы. В 1970-х годах правительство Японии установило два больших антенных массива, аналогичных FRD 10, в Читосе и Михо.

In 1959, the U. S. Navy contracted with ITT Federal Systems to deploy a worldwide network of AN/FRD 10 HF/DF arrays based on lessons learned from the Bondville experimental array. The FRD 10 at NSGA Hanza, Okinawa was the first installed, in 1962, followed by eleven additional arrays, with the last completed in 1964 at NRRF Imperial Beach, CA. (Silver Strand) which was demolished in 2014. Due to their immense size, the location of the Bondville array and the other post war antenna arrays are clearly visible in high resolution aerial photography now available on the internet. Also in 1959, a contract to build a larger CDAA — the AN/FLR 9 antenna receiving system — was awarded by the U. S. Air Force to GT&E Sylvania Electronics Systems (now General Dynamics Mission Systems). The first FLR 9 was installed at RAF Chicksands in the United Kingdom in 1962. The second FLR 9 was installed at San Vito dei Normanni Air Station , Italy also in 1962. Following base closures, the arrays at Chicksands and San Vito were dismantled in 1996 and 1993, respectively. A second contract was awarded to Sylvania to install AN/FLR 9 systems at Misawa AB, Japan; Clark AB, Philippine Islands; Pakistan (never built); Elmendorf AFB, Alaska; and Karamürsel AS, Turkey. The last two were completed in 1966. The Karamürsel AS was closed and array was dismantled in 1977 in retribution for the suspension of U. S. military aid to Turkey. The Clark AB array was decommissioned after the Mt. Pinatubo volcano eruption in 1991. It was later converted into an outdoor amphitheater which is part of the Nayong Pilipino Clark theme park. Demolition of the Misawa FLR 9 began in October 2014. A pair of FRD 10s not equipped for HF/DF were installed in 1969 at NAVRADSTA(R) Sugar Grove, WV , for naval HF communications, replacing the NSS receiver site at the Naval Communications Station in Cheltenham, Maryland. The Elmendorf array was decommissioned in May 2016 due to its age and unavailable repair parts. The U. S. Army awarded a contract in 1968 to F&M Systems to build AN/FLR 9 systems for USASA Field Station Augsburg, Germany, and Ramasun Station in Udon Thani, Thailand Both were installed in 1970. The Ramasun Station array was dismantled in 1975 following base closure. During the 1970s, the Japanese government installed two large antenna arrays, similar to the FRD 10, at Chitose and Miho.

Выжившие массивы и замены

Последние два массива FRD 10 HF/DF были установлены в 1971 году для канадских вооруженных сил в Гандере, Ньюфаундленд, и Массете, Британская Колумбия. После вывода из эксплуатации массива Hanza в 2006 году канадские вооруженные силы стали операторами одного из двух последних сохранившихся массивов FRD 10. Позже, в 1970-х годах, компания Plessey (ныне Roke Manor Research Limited) из Соединенного Королевства разработала более компактный и экономичный массив Pusher CDAA. По крайней мере, 25 массивов Pusher CDAA были установлены во многих странах мира. Несколько массивов Pusher были установлены на военных объектах США, где они известны как AN/FRD 13. В 1998 году массив в Аугсбурге (расположенный в Габлингене, городе к северу от Аугсбурга) был передан Федеральной разведывательной службе (BND). Техническим энтузиастам, журналистам и даже местным политикам до сих пор не разрешается посещать этот комплекс, и официальных заявлений о его назначении немного. Эта территория была затемнена на картографических слоях Google Maps и Bing Maps. Поэтому считается, что он до сих пор используется BND и NSA как часть более крупного комплекса объединенных информационных технологий. В настоящее время Командование стратегической разведки Бундесвера эксплуатирует кольцевой массив в Брамштедтлунде диаметром, являющийся одним из трех стационарных батальонов радиоэлектронной разведки (Sigint).