Gigantische antennes, DF-Antennes, de USA varianten

 

In het eerste deel schreef ik:

De kenmerken van een "Wullenweber" zijn meerder breedbandige antennes (monopolen) geplaatst in een cirkel en achter elke antenne een vlak reflectiescherm dat verbonden is met een aardnetraster dat groter is dan de diameter van de antennecirkel.

Deze kenmerken zelfs de naam "Wullenweber" zijn bij de twee verschillende vormen van DF antennes in een cirkel door de westerse wereld overgenomen.

Ook de USSR varianten in deel 2 hebben deze kenmerken behalve de naam "Wullenweber".

 

 

Ten aanzien van de Wullenweber antenne arrays met name de USA varianten waar dit deel van het verhaal over gaat zie als eerste: AGARD Wullenweber.

Hier vind je een nadere uitleg over deze antennes.

 

De fysieke uitvoering van de Duitse Wullenweber draad antenne zoals Abb. 2 in deel 1 is in de USA varianten losgelaten.

In deel 2 de voormalige USSR varianten zien we wel afgeleiden van de originelen Duitse Wullenweber antenne terug.

 

John Stone Stone heeft op de eerste Direction Finding System patent verkregen in 1902 (US Patent 716134). Opm. pa3clq, System is niet een antenna array.

Alternatieve en verbeterde DF-systemen werden uitgevonden door Lee de Forest in 1904 (US Patent 771819), en door Italiaanse ingenieurs Ettore Bellini en Alessandro Tosi in 1909 (US Patent 943960).

 

In 1919, een Britse legerofficier Frank Adcock stelde een verbeterde DF-Antenne ontwerp voor n.l. de Adcock antenne (UK Patent 130490).

Watson-Watt / Adcock antenna array at:

http://en.wikipedia.org/wiki/Adcock_antenna

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De US Army Air Corps in 1931 testte een primitieve radio kompas dat commerciële zenders als baken gebruikte.

http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_direction_finder

 

Onderstaand een summiere vertaling van enkele aspecten uit het AGARD document.

 

Na WWII zijn de Wullenweber Arrays ook ontwikkeld in de USA.

Daar zijn twee configuraties Wullenweber arrays met een uitgebreid frequentiebereik ontwikkeld en getest.

 

Het HF deel is gesplitst in twee banden ieder met eigen verticale monopole antennes, Band A en Band B, vaak is een Band C bestaande uit twee of drie omnidirectionale horizontaal gepolariseerde gekoppelde antennes (in het centrum van het array) aan toegevoegd.

De antennes voor Band A en Band B hebben een groot aantal vaste 'high gain beams' en 'low gain sector beams' voor een 360 graden bereik.

 

De westerse antenna array is voornamelijk ontwikkeld door:

1e Naval Research Laboratory (NRL) in samenwerking met "the University of Illinois met twee reflector screens onder de naam AN/FRD-10.

2e. Rome Air Development Center (RADC) met Sylvania Electronic Systems met één reflector screen onder de naam AN/FLR-9.

 

Veel later is een moderne vereenvoudigde uitvoering door Plessey ontwikkeld bekend onder de naam "Pusher"

Daar naast zijn er nog eenvoudigere CDAA's gevonden met geschakelde monopolen.

Het "Doppler effect" zal dan via software worden gecorrigeerd.

 

     Twee basis configuraties werden onderzocht.

a) Door (NRL) en de University of Illinois een 'Two Reflecting Screen' met twee antenne ringen. (AN/FRD-10)

Zie AGARD Fig. 5-1 en 5-3

Met deze constructie zijn er voor de lage band 40 en voor de hoge band 120 antennes geplaatst en is het frequentie bereik voor elke antenne ring 3:1 in totaal dus 9:1

Zie voor nadere info AGARD  blz.129

De lage band antenne is een gevouwen monopole antenne met koppelingstransformator, links in fig. 5-7.

Zie ook AGARD blz. 136

 

b) Door Sylvania een 'Single Reflecting Screen' met twee antenne ringen. (AN/FLR-9)

Zie AGARD Fig. 5-2  en   Fig. 5-4 en 5-5

Met deze constructie zijn er voor de lage band 96 en voor de hoge band 48 antennes geplaatst.

In het midden van AGARD Fig. 5-7 is de hoge band monopole antenna ontwikkeld door NRL en geheel rechts de door Sylvania ontwikkelde monopole antenna zowel voor de lage als de hoge band antenne van de 'Single Reflecting Screen' getekend.

 

Het signaal van elk antenne element is fase gecorrigeerd immers het signaal komende vanuit een bepaalde richting zal in de antenne links of rechts van de antenne die precies in de richting van het signaal staat iets in fase zijn verschoven.

Een mechanisch elektrische oplossing voor het Doppler effect.

(phasing and goniometer circuitry)

Zie AGARD blz. 136

 

Fig. 2-1 Antenna Array Cross-Section (op deze pagina) zijn twee gekoppelde 'omnidirectionale beams (horizontaal gepolariseerd) antenne' getekend die direct om het ontvangstation in het midden zijn geďnstalleerd.

En in Fig. 5-6 drie gekoppelde omnidirectionale horizontaal gepolariseerde antennes.

Deze toevoeging kan het frequentie bereik met een factor 2 worden verhoogd.

 

De lage band elementen = Band A

De hoge band elementen = Band B

De twee in het midden gesitueerde horizontaal gepolariseerde gekoppelde antennes = Band C

 

De AN/FLR-9: (Single Screen)

Zie : http://www.fas.org/irp/program/collect/an-flr-9.htm

Van buiten naar binnen zijn de afmetingen ca. 440m, 365m, 340m en 325m diameter.

De binnencirkel rondom het gebouw is ca 90m diameter.

Met "Liniaal weergeven" in Google Earth kan op grond nivo de afstanden worden bepaald.

De 365m diameter bevat 48 verticale antennes voor de lage band van het Hoogfrequent spectrum met een openingshoek van 7,5 graden, hoogte 32m.

De 340m diameter bevat 96 verticale antennes voor de hogere band van het HF spectrum met een openingshoek van 3,75 graden, hoogte 10,77m.

De 325m diameter bevat 96 verticale aaneen gesloten reflector schermen met een openingshoek van 3,75 graden, hoogte ca. 36,65m

De 90m diameter bevat 2 soms 3 maal 48 horizontale gekoppelde antennes voor de hoogste band van het HF spectrum met een openingshoek van 7,5 graden, totalen hoogte van ca. 16,25m

Dit alles op een vrije ruimte van ca. 440m diameter.

Vanaf de 325m diameter tot aan ca. 440meter is een grondscherm ingegraven.

 

De AN/FRD-10: (Two Screen)

Van buiten naar binnen zijn de afmetingen ca 400m, 374, 328m, 366m 258m 240m en 223m

Op 374m diameter eindigt de grondradialen (edge of ground system) met een openingshoek van 7,5 graden

Op 328m diameter gaan de grondradialen binnenwaarts over op het aardnet.

De 366m diameter bevat 120 verticale antennes voor de hogere band van het HF spectrum met een openingshoek van 3 graden, hoogte 10,77m.

De 285m diameter bevat 120 verticale aaneen gesloten reflectie schermen met een openingsboek van 3 graden, hoogte ca. 9,15M.

De 240m diameter bevat 40 verticale gevouwen dipool antennes voor de lage band van het HF spectrum met een openingshoek van 9 graden, hoogte 17,5m

De 223m diameter bevat 40 of 80 verticale aan een gesloten reflectie schermen voor de lage band met een openingshoek van 4,5 / 9 graden, hoogte 30,5m

Dit alles op een vrije ruimte van ca. 400m diameter.

Vanaf 223m diameter low band screen tot aan ca 282,56m diameter is een grondscherm ingegraven.

Vanaf 282,56m diameter naar buiten toe zijn radialen met een lengte van ca. 45,72m en een openingshoek van 7,5 graden in gegraven.

Dit soort antennes zijn ook bekend onder de naam "The Elephant Cage".

 

Kosten, toentertijd 800,000 a 900,000 USD, het elektronisch systeem ~20 million USD per systeem.

Zie http://www.mapability.com/ei8ic/rhombic/wullen.php

    START                                               START-USA-VARIANTS                                                                   VORIGE                                                          VOLGENDE

 

Left, Diagram from Adcock's 1919 patent, depicting a four-element monopole antenna array; active antenna segments are marked in red.[1]

 

 

 

Right, Adcock radio range ground station. Hundreds of these stations were deployed around the U.S. alone.

Bovenstaande –zal duidelijk zijn– een overzicht van een AN-FRD-10 Array systeem is te vinden in (10)

Onderstaand opening in het Low Band Screen voor toegang tot het centrale bediening gebouw

Onderstaand opening in het High Band Screen voor toegang tot het centrale bediening gebouw

Figure 2-1. Antenna Array Cross-Section

Figure 2-2. Typical Grounding Arrangement (Sheet 1 of 2)