Längstwelle

Als Längstwellen (englisch very low frequency, kurz VLF) bezeichnet man elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 3 bis 30 kHz. – (Nicht zu verwechseln mit Niederfrequenz (< 3 kHz) (siehe Frequenzband)).<ref> Davies, K., "Ionospheric Radio", Peregrinus Ltd, London, 1990</ref><ref>Rawer, K., "Wave Propagation in the Ionosphere", Kluwer Publ., Dordrecht, 1993</ref><ref>Budden, K.G., "The Propagation of Radiowaves", Cambridge, University Press, Cambridge, 1985</ref>

Der Frequenzbereich unter 9 kHz unterliegt von Seiten der internationalen Fernmeldeorganisation (ITU) keiner Regulierung.

Geschichte

In der Anfangszeit der Funktechnik wurde im Bereich ab 20 kHz wiederholt Telefonie mit Hilfe der Amplituden- oder Einseitenbandmodulation versucht, doch war wegen der geringen Übertragungsbandbreite das Ergebnis unbefriedigend. Der historische Längstwellensender SAQ in Grimeton (bei Varberg in Schweden) ist zu besonderen Anlässen jeweils für etwa eine halbe Stunde in Betrieb und kann zu diesen Zeiten sogar in Aktion besichtigt werden, wie etwa am Alexanderson-Tag.

Anwendung

Längstwellen werden wegen der in diesem Bereich nur geringen möglichen Bandbreite von wenigen Hertz fast nur für die Übermittlung von Befehlen an getauchte U-Boote genutzt, da Funkwellen in diesem Frequenzband etwa 10 bis 30 Meter ins Meerwasser eindringen können. Hierfür betrieb die Kriegsmarine von 1943 bis 1945 auf 16,55 kHz (Hauptfrequenz)<ref>Der Längstwellensender Goliath bei Calbe an der Milde von 1941 bis 1945, Auf: cdvandt.org (PDF; 1,8 MB)</ref> die Sendeanlage Goliath bei Calbe an der Milde. Die Deutsche Marine nutzt seit 1982 die Marinefunksendestelle Rhauderfehn (Rufzeichen DHO38). Bei einer Sendefrequenz von 15 kHz beträgt die Eindringtiefe in Meerwasser etwa 20 Meter. Bei 82 Hz (noch unterhalb der Längstwellen, dann ELF genannt) sind es etwa 300 Meter. So benutzte der russische Sender ZEVS 82 Hz und der amerikanische Sender Sanguine 76 Hz für die U-Bootkommunikation.

Die Grenzen der Eindringtiefe sind bei dem Skineffekt fließend, da die Eindringtiefe auch von der Sendeleistung, der Größe der Empfangsantenne, der Empfindlichkeit des Empfängers und den Eigenschaften des Meerwassers (Salzgehalt, Temperatur) abhängt.

Ein anderes Einsatzgebiet ist der Bergwerksfunk. Hier werden die Antennendrähte im Schacht verlegt, der Abstand zu den Empfängern ist also nie besonders groß.

Daneben werden sie auch für die Funknavigation (Alpha) und zur Übermittlung von Zeitzeichen (Beta) eingesetzt.

Eine eher exotische Anwendung findet man in der Untersuchung des Reflexionsverhaltens in oberen Erdschichten. Auf diese Weise lassen sich große Strukturen in der Größenordnung der Wellenlänge auffinden, wenn sie sich durch ihre elektrische Leitfähigkeit von der Umgebung unterscheiden.

Antennenanlage

Längstwellensender erfordern große Antennen-Anlagen, die aus mehreren Masten von über 100 m Höhe bestehen, und beanspruchen ein Areal von einigen Quadratkilometern. Im Unterschied zu anderen technischen Großanlagen, wie Flughäfen, wird allerdings die Natur auf dem Areal eines Längstwellensenders nur unwesentlich beeinträchtigt. Es gibt auch mobile Längstwellensender auf Flugzeugen wie der Boeing E-6 und im Rahmen von TACAMO, wo ein bis zu 7 km langer Draht als Sendeantenne vom Flugzeug nachgeschleppt wird.

Wellenausbreitung

Längstwellen breiten sich im Wellenleiter zwischen Erdoberfläche und ionosphärischer D-Schicht im Höhenbereich zwischen ca. 70 km und 90 km aus (ionosphärischer Wellenleiter). (Ausnahme: Whistler-Ausbreitung). Da ihre Wellenlängen (10 km bis 100 km) bereits die Dimensionen des Wellenleiters besitzen, lässt sich ihre Ausbreitung nur noch bedingt durch die Strahlenoptik (Interferenz zwischen Bodenwelle und ein oder zweimal an der Ionosphäre reflektierter Wellen) beschreiben. Dies ist nur für relativ kurze Entfernungen zwischen Sender und Empfänger möglich; z.B. bei einer Frequenz von 15 kHz bis ca. 1000 km. Bei größeren Entfernungen ist eine wellenoptische Betrachtungsweise notwendig. Im Niederfrequenzbereich schließlich (Frequenz kleiner als 3 kHz) ist nur noch die wellenoptische Lösung möglich. Ein extremer Fall sind die Schumann-Resonanzen. Es sind dies die Eigenschwingungen im Hohlraum zwischen Erdoberfläche und Ionosphäre mit einer Wellenlänge der Größe des Erdumfangs und einer Frequenz von ca. 7,5 Hz sowie Oberwellen.

Liste der Längstwellensender

Die folgende Liste enthält alle mit handelsüblichen PC-Soundkarten (die eine max. Samplingrate von 48 kHz haben) in Deutschland empfangbaren Längstwellensender. Sender mit Frequenzen über 24 kHz werden nicht berücksichtigt.

Der bekannte Längstwellensender GBR in Rugby (Sendefrequenz: 15,95 kHz) hat am 1. April 2003 seine Sendeaktivität eingestellt.

Siehe auch

• Extremely Low Frequency (Extrem niedrige Frequenz; Frequenzen, die unter den Längstwellen liegen: 3 bis 30 Hz)
• Omega-Navigationsverfahren
• Ionosphärischer Wellenleiter
• Atmosphärische Störungen

Weblinks

• Längstwellen-Empfang mit Ferritantennen (PDF, 437 KiB)

Referenzen

<references/>