고주파 방향 검출

보통 HF/DF 또는 Huff-duff라는 약자로 알려져 있는 고주파 방향 탐지는 제2차 세계대전 때 도입된 무선 방향 탐지기(RDF)의 일종입니다.High Frequency (HF; 고주파수)는 장거리(예를 들어 U보트와 육상본부)에서 효과적으로 통신할 수 있는 무선 대역을 말합니다.HF/DF는 주로 적의 무전기가 전송되는 동안 포착하는 데 사용되었지만, 항법 보조 장치로서 아군 항공기의 위치를 파악하는 데도 사용되었다.기본 기술은 일반적으로 독립형 시스템이 아닌 더 큰 무선 시스템 및 레이더에 통합되지만, 신호 지능의 기본 분야 중 하나로 오늘날까지 사용되고 있습니다.

이전의 시스템에서는 기계적으로 회전하는 안테나 또는 솔레노이드를 사용하고 신호에서 피크 또는 늘을 청취하는 오퍼레이터를 사용했는데, 종종 1분 이상의 순서로 베어링을 판별하는 데 상당한 시간이 걸렸습니다.이후 시스템은 안테나 세트를 사용하여 약간 다른 위치 또는 각도에서 동일한 신호를 수신하고, 그 신호의 미세한 차이를 사용하여 오실로스코프 디스플레이의 송신기에 베어링을 표시하여 기본적으로 동일한 측정을 즉시 수행함으로써 th의 신호와 같은 일시적인 신호를 포착할 수 있었습니다.유보트 함대입니다

이 시스템은 1926년부터 번개를 찾기 위한 시스템으로 로버트 왓슨 와트에 의해 개발되었습니다.정보기관에서 그것의 역할은 1930년대 후반까지 발전되지 않았다.전쟁 초기에는 HF/DF 유닛의 수요가 매우 높았고, 그 보급에는 서비스 간 경쟁이 상당히 있었다.초기에 RAF 전투기 사령부는 요격통제 다우딩 시스템의 일부로 사용되었고, 지상부대는 해군부가 U보트를 찾기 위한 정보를 수집하기 위해 널리 사용되었다.1942년에서 1944년 사이에 소규모 부대는 널리 보급되었고 영국 해군 함정에서 흔히 볼 수 있는 설비였다.HF/DF는 전쟁 ^[1]중 침몰한 모든 U보트의 24%에 기여한 것으로 추정된다.

기본 개념은 CRDF(^[2]음극선 방향 검색), Twin Path ^[1]DF 등 여러 대체 이름으로도 알려져 있으며, 안테나를 고려할 ^[3]때 발명자인 왓슨-와트 DF 또는 애드콕/왓슨-와트라는 이름으로도 알려져 있습니다.

역사

HF/DF 이전

무선 방향 탐지는 제1차 세계대전 이전부터 해군과 공중 항해에 널리 쓰였던 기술이었다.기본 개념에서는 루프 안테나를 사용했는데, 가장 기본적인 형태에서는 검출되는 신호의 주파수 범위에 따라 원주가 결정되는 와이어의 원형 루프만 사용되었습니다.루프가 신호에 대해 직각으로 정렬되면 루프의 두 절반에 있는 신호가 상쇄되어 "늘"로 알려진 출력이 갑자기 떨어집니다.

초기 DF 시스템은 기계적으로 회전할 수 있는 루프 안테나를 사용했다.오퍼레이터는 알려진 라디오 방송국을 튜닝한 다음 신호가 사라질 때까지 안테나를 회전시킵니다.이는 안테나가 방송국에 대해 직각을 이루게 되었음을 의미하지만 안테나의 양쪽에 위치할 수도 있습니다.이러한 측정을 여러 번 실시하거나 애매한 방향 중 하나를 제거하기 위해 다른 형태의 내비게이션 정보를 사용함으로써 방송사에 대한 방향을 결정할 수 있었다.

1907년 에토레 벨리니와 알레산드로 토시가 일부 구성에서 DF 시스템을 크게 간소화하는 개량점을 도입했다.싱글 루프 안테나는 직각으로 배치된2개의 안테나로 대체되었습니다.각 출력은 자체 루프 와이어 또는 이 시스템에서 말하는 "필드 코일"로 전송되었습니다.각 안테나마다 하나씩 두 개의 코일이 직각으로 가깝게 배치되어 있습니다.두 안테나로부터의 신호는 코일 사이의 공간에 자기장을 발생시켰으며, 이 자기장은 회전하는 솔레노이드인 "검색 코일"에 의해 포착되었습니다.최대 신호는 탐색 코일이 안테나에 대한 신호의 각도에 있는 필드 코일의 자기장과 정렬되었을 때 생성되었습니다.이로써 안테나를 이동할 필요가 없어졌습니다.벨리니호Tosi 방향 탐지기(B-T)는 일반적으로 더 ^[4]작았기 때문에 회전 루프가 항공기에 계속 사용되었지만 선박에서 널리 사용되었다.

이 장치들은 모두 작동하는데 시간이 걸렸다.일반적으로 무선 사업자는 먼저 기존의 무선 튜너를 사용하여 DF 안테나 또는 별도의 비방향 안테나를 사용하여 문제의 신호를 찾습니다.튜닝이 완료되면 오퍼레이터는 안테나 또는 고니오미터를 회전시켜 신호에서 피크 또는 Null을 찾습니다.컨트롤을 빠르게 돌리면 대략적인 위치를 찾을 수 있었지만, 보다 정확한 측정을 위해 작업자는 점점 더 작은 움직임으로 "사냥"해야 했습니다.모스 부호와 같은 주기적인 신호나 수신 가장자리에 있는 신호에서는, 이것은 어려운 과정이었습니다.대략 1분 정도의 고정 시간이 일반적으로 ^[4]인용되었다.

B-T 시스템 자동화에 대한 일부 작업은 제2차 세계대전 직전에 수행되었으며, 특히 미국 ITT Corporation의 프랑스 사업부에서 일하는 프랑스 엔지니어 모리스 들로레인과 앙리 부시니에 의해 수행되었다.그들의 시스템은 검색 코일과 동시에 회전하는 원형 디스플레이 카드를 작동시켰다.디스플레이 카드의 램프는 각도계의 출력에 연결되어 있으며 올바른 방향에 있을 때마다 깜박였습니다.약 120RPM으로 빠르게 회전할 때 깜박임이 방향을 나타내는 단일(배회) 점으로 합쳐졌습니다.이 팀은 독일 침공 직전인 1940년 프랑스 사무실을 모두 파괴하고 프랑스를 떠나 미국에서 개발을 ^[5]계속했다.

왓슨 와트

번개가 무선 신호를 보낸다는 것은 오래 전부터 알려져 있었다.신호는 여러 주파수에 분산되지만 장거리 해군 통신의 주요 무선 주파수 중 하나였던 장파 스펙트럼에 특히 강하다.로버트 왓슨-와트는 이러한 무선 신호의 측정이 뇌우를 추적하고 조종사와 선박에 유용한 장거리 경보를 제공하는 데 사용될 수 있다는 것을 증명했다.몇몇 실험에서 그는 2,500 킬로미터 ^[6]떨어진 아프리카 상공에서 뇌우를 탐지할 수 있었다.

그러나 낙뢰는 너무 짧은 시간 동안 지속되었기 때문에 루프 안테나를 사용하는 기존 RDF 시스템은 ^[7]사라지기 전에 방향을 결정할 수 없었습니다.판단할 수 있는 것은 오랜 기간 동안 최적의 신호를 생성하는 평균 위치뿐이었고,^[6] 많은 스트라이크의 신호를 통합했습니다.1916년 와트는 기계적인 시스템 ^[8]대신 CRT(음극선관)를 지시 요소로 사용할 수 있다고 제안했지만 이를 테스트할 능력은 없었다.

와트는 올더샷에 있는 RAF의 Met Office에서 일했지만 1924년에 그들은 RAF에 사용하기 위해 그 장소를 반환하기로 결정했다.1924년 7월 와트는 슬라우 근처 디튼 파크의 새로운 장소로 이사했다.이 사이트는 이미 National Physical Laboratory(NPL) Radio Section 연구 사이트를 호스팅하고 있습니다.와트는 대기권에서의 무선 신호 전파에 관한 기초 연구를 하는 한편, NPL은 필드에서의 전계 강도 측정과 방향 검출 조사에 관여했다.NPL은 이러한 연구에 사용된 두 개의 장치, 애드콕 안테나 및 ^[6]최신 오실로스코프의 개발에 매우 중요한 것으로 입증되었습니다.

애드콕 안테나는 직각으로 배치된2개의 가상 루프 안테나로서 기능하는4개의 모노폴 마스트 배치입니다.2개의 가상루프에서 수신한 신호를 비교함으로써 기존 RDF 기술을 사용하여 신호에 대한 방향을 결정할 수 있다.연구원들은 1919년에 안테나를 설치했지만 작은 디자인을 위해 안테나를 방치해 왔다.이들은 슬로프 지역의 전기적 특성으로 인해 성능이 매우 좋지 않은 것으로 밝혀졌으며, 이는 신호가 직선으로 수신되고 있는지 하늘에서 내려오고 있는지 판단하기 어려웠다.Smith-Rose와 Barfield는 수평 부품이 없어서 "하늘파"를 걸러내는 Adcock 안테나로 주의를 돌렸다.일련의 후속 실험에서 그들은 ^[9]전국에 있는 송신기의 위치를 정확하게 알아낼 수 있었다.

기본적인 허프-더프 시스템의 최종적인 주요 발전으로 이어진 것은 개별적인 번개의 위치를 포착하려는 와트의 지속적인 욕망이었다.이 연구소는 최근 Bell Labs로부터 WE-224 오실로스코프를 납품받았습니다. 이 오실로스코프는 연결하기 쉽고 오래가는 인광물질을 가지고 있었습니다.1926년 Jock Herd와 함께 안테나의 두 암에 각각 증폭기를 추가하여 오실로스코프의 X 및 Y 채널에 신호를 보냈습니다.원하는 대로, 무선 신호는 스크린에 타격 위치를 나타내는 패턴을 생성했고, 오래 지속되는 인광체는 오퍼레이터가 디스플레이가 ^[6][7]희미해지기 전에 측정할 수 있는 충분한 시간을 주었습니다.

와트와 헤드는 1926년에 이 시스템에 관한 광범위한 논문을 썼는데, "순간 직독 방사선량계"라고 언급하며 0.^[10]001초만 지속되는 신호의 방향을 결정하는 데 사용될 수 있다고 말했다.이 문서에서는 이 장치에 대해 자세히 설명하고 무선 방향 검색 및 항법 개선에 사용할 수 있는 방법에 대해 설명합니다.이러한 공개 시연과 번개의 위치를 찾는 데 사용되는 영화를 보았지만, 이 개념은 영국 밖에서는 분명 알려지지 않았다.이것은 비밀리에 실용적인 형태로 발전될 수 있게 해주었다.

브리튼 해전

영국 전투 전에 체인 홈(CH) 레이더 시스템을 서둘러 설치하는 동안, CH 방송국은 최대한의 경고 시간을 제공하기 위해 해안선을 따라 최대한 전방으로 배치되었다.이것은 영국 섬 위의 내륙 지역이 레이더 탐지 범위를 가지지 않았다는 것을 의미했고, 대신 이 지역의 시각적 추적을 위해 새로 구성된 왕립 관찰단(ROC)에 의존했다.ROC는 대규모 공습에 대한 정보를 제공할 수 있었지만, 전투기는 너무 작고 너무 높아 확실하게 식별될 수 없었다.다우딩 항공 관제 시스템 전체가 지상 방향에 의존했기 때문에, 자체 전투기의 위치를 파악할 수 있는 ^[11]해결책이 필요했다.

이에 대한 편리한 해결책은 전투기의 라디오를 청취하기 위해 허프버프 방송국을 이용하는 것이었다.전투기 편대 선발을 담당하는 각 구역 통제부에는 허프-더프 수신기와 함께 약 48km 떨어진 먼 곳에 위치한 두 개의 다른 서브 스테이션이 장착되어 있었다.이 기지들은 전투기들의 방송을 듣고, 각도를 비교하여 위치를 삼각측량한 다음,^[12] 그 정보를 제어실로 중계할 것이다.ROC가 보고한 적의 위치와 허프-더프 시스템의 전투기를 비교해 보면, 섹터 사령관은 쉽게 적군을 요격하도록 전투기를 지시할 수 있었다.

이 과정을 돕기 위해 일부 전투기에는 "핍스퀵"으로 알려진 시스템이 설치되었는데, 각 구역당 최소 2개 구역(대당 최대 4개 구역이 있다.Pip-squeak은 매분 14초 동안 자동으로 안정된 톤을 전송하여 허프-더프 오퍼레이터가 신호를 추적할 수 있는 충분한 시간을 제공합니다.DF신호를 ^{[citation needed]}방송하는 동안 항공기의 무전기를 연결해야 하는 단점이 있었다.

DF세트의 필요성은 매우 심각하여 항공부는 처음에 휴 다우딩 RAF 전투기 사령관이 요청한 수량을 제공할 수 없었다.1938년 모의 전투에서 이 시스템은 매우 유용하다는 것이 입증되었고, 국방부는 벨리니-토시 시스템에 가능한 한 빨리 CRT 버전이 이 시스템을 대체할 것이라는 약속을 제공함으로써 대응했다.이것은, 기존의 안테나를 새로운 수신기 세트에 접속하는 것만으로, 현장에서 실시할 수 있습니다.1940년까지 이들은 29개 전투사령부 "섹터"에 배치되었고, 전투에서 승리한 시스템의 주요 부분이 되었다.

대서양 전투

독일 암호 해독의 정보인 음파탐지기(ASDIC)와 레이더와 함께, "허프-더프"는 대서양 전투 동안 독일 U보트와 상업 침입자를 탐지하는 데 연합군의 무기의 중요한 일부였다.

Kriegsmarine은 무선 방향 탐지기가 배들이 메시지를 전송할 때 배들의 위치를 찾기 위해 사용될 수 있다는 것을 알고 있었다.결과적으로, 그들은 일상적인 메시지를 짧은 길이의 메시지로 바꾸는 시스템을 개발했다.그 결과 생성된 "kurzsignale"은 보안을 위해 Enigma 머신으로 인코딩되어 신속하게 전송되었습니다.경험이 풍부한 무선 오퍼레이터는, ^[13]통상의 메세지를 송신하는 데 약 20초가 걸리는 경우가 있습니다.

처음에 영국의 탐지 시스템은 영국 군도와 북대서양에 있는 많은 해안 관측소로 구성되었고, 그들은 위치를 결정하기 위해 그들의 요격을 조정할 것이다.해안 기반 DF 관측소에서 대서양에 U보트를 배치하는 데 관련된 거리는 매우 컸고, DF 정확도는 상대적으로 비효율적이었기 때문에 수정 사항이 특별히 정확하지는 않았다.1944년에 해군 정보부에 의해 새로운 전략이 개발되었는데, 이 전략에서는 5개의 해안 기반 DF 기지들의 지역화된 그룹을 구축하여 각 5개의 기지들의 방위각들을 평균화하여 보다 신뢰할 수 있는 방향을 얻을 수 있었다.영국에는 에식스의 포드 엔드, 파이프의 앤스트루터, 스코틀랜드 고지대의 바우어, 콘월의 군하번 등 4개 단체가 결성됐다.아이슬란드, 노바스코샤,^[14] 자메이카에 다른 단체들이 설립될 예정이었다.단순 평균화가 효과적이지 않은 것으로 확인되었으며, 통계적 방법이 나중에 사용되었습니다.또한 측정 시스템은 측정값의 신뢰성을 평가하여 불량하고 가변적인 측정값이 안정적이고 명확하게 정의된 측정값보다 가중치가 적게 부여되도록 했습니다.이러한 DF 그룹 중 일부는 복합 신호 기구의 ^[15]일부로 1970년대까지 지속되었습니다.

주로 도착하는 무선 신호의 파면에 대한 상부 구조의 영향 때문에 선박에서 작동하는 심각한 기술적 문제가 있었기 때문에 육상 기반 시스템이 사용되었습니다.그러나 이러한 문제는 Adminalty Signal ^[16]Establishment에서 일하는 폴란드 엔지니어 Wacwaw Struszynski의 기술 리더십 아래 극복되었습니다.선박이 장비됨에 따라 이러한 영향을 파악하기 위한 복잡한 측정 시리즈가 수행되었고, 다양한 주파수로 필요한 보정을 보여주는 카드를 운영자에게 제공하였다.1942년까지 브라운관의 가용성은 향상되었고 더 이상 생산할 수 있는 허프-더프 세트의 수에 제한이 없었다.동시에, 연속 모터 구동 튜닝을 포함한 개선된 세트가 도입되어 가능한 주파수를 스캔하고 전송이 감지되면 자동 경보를 울립니다.연산자는 신호가 사라지기 전에 신속하게 신호를 미세 조정할 수 있었다.이 세트는 호송 호위대에 설치돼 레이더 범위를 벗어나 수평선 너머로 전송되는 U보트에 고정장치를 부착할 수 있었다.이를 통해 사냥꾼을 죽이는 배와 항공기를 U보트 방향으로 고속으로 파견할 수 있었으며, U보트는 수면 위에 있으면 레이더로, 물에 잠길 경우 ASDIC로 위치를 파악할 수 있었다.

1944년 8월부터 독일은 454밀리초 이내에 전체 쿠르츠시그널을 전송하거나 위치를 파악하거나 암호 해독을 위해 가로채는 쿠리에 시스템을 개발했지만, 이 시스템은 전쟁이 끝날 때까지 작동하지 않았다.

묘사

허프 더프 시스템의 기본 개념은 두 개의 안테나에서 오실로스코프의 X 및 Y 채널로 신호를 보내는 것입니다.일반적으로 Y 채널은 지상국의 경우 북쪽/남쪽을 나타내거나 배의 경우 배의 앞쪽/뒤쪽으로 정렬됩니다.따라서 X채널은 동/서 또는 포트/우현 중 하나를 나타냅니다.

오실로스코프 디스플레이의 스폿 편향은 무선 신호의 순간 위상 및 강도를 직접 나타냅니다.무선 신호는 파동으로 구성되기 때문에 신호는 매우 빠른 속도로 위상 변화를 일으킵니다.예를 들어 Y라는 채널에서 수신된 신호를 생각하면 점의 움직임이 매우 빠르고 수직 직선으로 나타나 디스플레이 중심에서 같은 거리를 연장합니다.두 번째 채널이 추가되면 동일한 신호에 맞춰 점이 X 및 Y 방향으로 동시에 이동하여 선이 대각선이 됩니다.단, 무선신호는 파장이 한정되어 있기 때문에 안테나 루프를 통과함에 따라 안테나의 각 부분과 만나는 상대위상이 변화합니다.이로 인해 선이 상대 위상에 따라 타원 또는 Lissajous 곡선으로 꺾입니다.곡선은 장축이 신호의 방향을 따라 오도록 회전합니다.북동쪽으로의 신호의 경우 디스플레이의 ^[17]45/225도 선을 따라 타원이 됩니다.디스플레이가 그리는 동안 위상이 바뀌기 때문에 표시되는 모양에는 고려해야 ^[18]할 "블러링"이 포함됩니다.

따라서 타원이 디스플레이 중앙점 양쪽에서 동일하게 길기 때문에 신호가 북동쪽인지 남서쪽인지를 판단하는 문제가 남습니다.이 문제를 해결하기 위해 별도의 안테나인 "센스 안테나"가 이 혼합물에 추가되었습니다.이것은 파장의 1/2 정도 떨어진 루프에서 고정된 거리에 있는 전방향 안테나입니다.이 신호가 혼합되면 위상이 감지 안테나의 방향에 있을 때 이 안테나의 반대 위상 신호가 신호를 강하게 억제합니다.이 신호는 오실로스코프의 밝기 채널(Z축)로 전송되어 신호가 위상을 벗어나면 디스플레이가 사라집니다.북쪽/남쪽 채널과 같이 감지 안테나를 루프 중 하나에 연결하면 디스플레이가 아래쪽 절반에 있을 때 디스플레이가 강하게 억제되어 신호가 북쪽 어딘가에 있음을 나타냅니다.이 시점에서 유일하게 가능한 방향은 북동쪽 ^[19]방향이다.

그 신호가 안테나로 받았고 고주파에서 자기들이 먼저 개별적으로 두개의 동일한 라디오 수신기에는 증폭된다 작다.이 우리는 한가지고 그 때문에 출력 신호가 바뀌가 다른 사람보다 더 증폭시키지 않는 두 수신기는 정말 잘 균형 잡힌 조정이 필요하다.만약north/south 안테나에 증폭기 약간 더 이상 얻고 예를 들어, 그 점은 45도 선을 따라, 그러나 아마도 30도 선 움직이지 못할 것이다.두 앰프 균형을 맞추기 위해, 대부분의 만들고는 알려진 방향 시험 신호를 발생하는"시험 루프"을 포함했다.[20]

로 신호는 다양한 금속 장애물 주위를 돈다는 것으로 선상 시스템을 위하여, 그 배의 상부 구조물, phase특히, 간섭의 심각한 원인을 제시했다.이 문제를 해결하기 위해 LG두번째 배에서 약 1마일이 떨어진 시험 신호를 보내오면, 그 배, 그리고 결과적인 신호들이 교정 시트에 기록되었다에 정박했다.그 방송은 배 그 후 또 다른 위치에 교정 계속될 것이다 이사를 할 것이다.교정은 다른 파장을 뿐만 아니라 길을;각각의 배는 상당한 작업이 필요한 시트의 완전 집합 건물은 달랐다.[21]

해군 단위, 특히 일반적인 HF4 조합된 라인"커서"에는 각도를 측정하는데 도움이 되는 데 사용되면 회전 플라스틱 판을 포함했다.만약 타원의 팁이 표시의 가장자리에 도달하지 않았다는 것은, 또는 리브가 알아채기가 어려울 수 있다.양쪽 끝에 이 봉우리로 커서를 제휴함으로써, 이 간단하게 되었다.커서를 허용된 양쪽에 해시 마크는 디스플레이의 너비의 측정 및 파괴의 금액을 결정할 때 그걸 써.

「 」를 참조해 주세요.

• Wullenweber-"코끼리 케이지"
• 운전 RAFTER 원격으로는 슈퍼 헤테로 다인 수신기. 라디오 수신기에서 특정 주파수에 듣는 것을 확인하는 것 –.

레퍼런스

인용문

참고 문헌

추가 정보

• Beesly, Patrick (1978). Very Special Intelligence: The story of the Admiralty's Operational Intelligence Center in World War II. Spere. ISBN 978-0-7221-1539-8.
• deRosa, L. A. (1978). "Direction Finding". In Blyd, J. A.; Harris, D. B.; King, D. D.; et al. (eds.). Electronic Countermeasures. Los Altos, CA: Peninsula Publishing. ISBN 978-0-932146-00-7.
• Williams, Kathleen Broome (1996-10-01). Secret Weapon: U.S. High-Frequency Direction Finding in the Battle of the Atlantic. Naval Institute Press. ISBN 978-1-55750-935-2.

외부 링크

• HF/DF - 영국 해군 고주파 무선 방향 탐지, WW2
• Huff-Duff 시뮬레이터 데모