【无线电史话】低频段天线丨第二次世界大战期间与隐秘潜艇舰队进行通信的装备

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作为战略通信系统的一部分，频率处于低频段、波长大于数十千米的长波通信频带一直备受各国重视，其在军事防务和国家安全方面的作用及意义非常重要。

今天，作者Trevor English给我们介绍了这个神秘的允许与潜艇通信的发射天线网络，该天线网络成为第二次世界大战期间与隐秘潜艇舰队进行通信需要一些特殊设备，文中有一段介绍中波的视频，系统的演示了中波无线电传播规律，和电台小叔BG5WKP一起来看！

当您需要与下潜在海底的潜艇中的50名水手的船员通讯时，该怎么办？对于处于二战期间的海军将领来说，这是一个困难但至关重要的问题。

无线电波不容易在盐水中传播，与潜艇船员进行主动通信意味着要将潜艇表面用作天线。这是显而易见的解决方案，但同时也将秘密的潜艇变成了可见目标。

解决问题的方法

负责寻找更隐蔽解决方案的工程师很快发现，低频（约10 kHz）的无线电波可以穿透盐水，深度可达20米左右。他们意识到，如果将潜艇上的应答器切换到这些频率范围，那么它们将与陆上领导层进行通信。

这个想法的问题在于，发射和传输这些低频无线电波需要大量天线。本质上，无线电波的频率越低，天线就需要越长和越大。

工程师最终历经多次磨炼，使用低于30 kHz的频率范围以进行海底通信。这些频率的波长大约为10公里或更长，这意味着工程师将需要布置大型天线。产生如此高范围的频率的唯一方法是使用具有大功率的大型天线系统。

寻求与他们的U艇舰队进行通信的纳粹工程师也遇到了同样的问题。他们设计了位于德国萨克森-安哈尔特州的Goliath天线网络。建造后，它在第二次世界大战期间运行，传输功率高达1000千瓦。相比之下，这相当于当今500个普通美国家庭使用的功率。

德国于1941年建造的Goliath天线采用三个六角形天线网互相连接的顶负载形式,输出功率可达1000～2000kW,效率 高达50%,能向远在印度洋的潜艇发送信号，是二战期间最强大的甚低频电台。

巨型无线电发射机

Goliath无线电网络将定期传输15kHz至25 kHz之间的频率。它强大到足以到达世界上淹没20米的任何德国潜艇。唯一一次阻碍交流的时间是当德国的U型艇在挪威深峡湾中航行时。

歌利亚天线使用了三种不同的伞形天线。这些基本上是巨大的天线塔，塔架上覆盖着数千米的天线杆。这些不仅有助于支撑天线塔，而且还构成了天线本身的一部分。

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该系统总共使用了三个三角形排列的210米或688英尺的桅杆。该系统周围还埋有电缆，总长度为350公里。完成后，该系统在15 kHz时效率高达50％，在60 kHz时效率高达90％。

这个庞大的天线站点无疑是德国海军与其U型船舰队通信所使用的关键战略工具。

战争结束后，苏联人拆除了歌利亚，并将其运往俄罗斯。然后在莫斯科附近重新建立。今天，原始的塔楼之一仍在运行，将低频信号传递给潜艇，并广播时间信号。

深入探讨低频网络的功能

低频无线电频率的范围在30到300 kHz之间，波长范围在1到10公里之间。

由于它们的波长很长，因此这些频率是远程通信网络的理想工具。低频无线电波或LF无线电用于世界各地的AM广播电台，使它们可以从数百英里的集中位置进行广播。

LF无线电信号的另一个巨大好处之一是，它们的长波长使它们可以在非常大的物理障碍物（如山脉，甚至地球）上衍射。低频波可以利用地波传播轻松地跟随地球的曲率。通过地面传播发送的低频波可以清晰地接收到距原始源超过1200英里的地方。

LF无线电波可以超长距离传输的另一种方式是通过有意地将电波反射出地球的电离层。这被称为跳跃传播或天波，它允许频率从原始源传输超过190英里的距离。远不及地波传播，但仍可观。

低频波的另一个好处是通过使用Goliath发射器来强调的是，低于50 kHz的低频波可以穿透大约200米的海洋深度。随着波长变长，穿透深度会变深。

当今世界上大多数超级大国仍使用某种形式的这种低频传输与潜艇和水下船只通信。驻扎在英国各地的英国皇家海军核潜艇以198 kHz的频率收听发射弹道导弹的命令。

美国最终建立了一个名为GWEN的地波应急网络。直到1999年为止，它一直在150 kHz到175 kHz的范围内，那时卫星远远超过了LF网络的实用性。

参考资料：

Watt A D. 甚低频无线电工程 [M].北京：国防工业出版社 1973:87-122