Top > 技術情報メモ 目次 > VLF, LF通信 2013.3.1
     VLF, LF通信          ★ 極長波(E/S/ULF)、超長波(VLF)    
★ 長波(LF)、中波(MF)
★ 135KHz(波長2200m)
★ RFID タグ

 極超長波 (ELF (3Hz 〜 30Hz)、SLF (30Hz 〜 300Hz)、ULF (300Hz 〜 3kHz))
        極超長波は大地や水中を通り抜ける。
  周波数   Description
7.83 Hz シューマン共振あるいはシューマン共鳴(Schumann resonance)は、地球の地表と電離層との間で極極超長波 (ELF) が反射をして、その波長がちょうど地球一周の距離の整数分の一に一致したものをいう。
1952年、ドイツの物理学者であるヴィンフリート・オットー・シューマン(Winfried Otto Schumann, 米国イリノイ大学在籍)により発見された。
常に共振し続けているので常時観測できる。シューマン共振のエネルギー源は、雷の放電や太陽風による電離層の震動だといわれている
14.1 Hz
20.3 Hz
76Hz アメリカ合衆国海軍  対潜水艦の通信。
82Hz ロシア第16潜水艦戦隊  対潜水艦の通信。ZEVS
    潜水艦との通信   潜水艦の最大潜行深度付近で受信可能だが、送信できるデータ量が非常に少ない。
                 陸上からの単方向通信であり、潜水艦からの送信は不可能である。
      アメリカ海軍ではELF/VLF/LFを潜水艦との通信(潜水艦への単方向通信)に使っている。 送信するために地上に巨大なアンテナをたてている。
       
対潜水艦ELF送信局 ・・・ 76Hz、MSK (minimum shift keying:周波数変調の一種)   
     ・ミシガン州リパブリク(アンテナ長90km) Escanaba River State Forest in Michigan's upper peninsula
 ・ウィスコンシン州クラム・レ イク(アンテナ長45km) Clam Lake, Wisconsin
    中心周波数:76 Hz、 変調方式:MSK、 周波数シフト:+/- 4Hz ( 80 Hz for "1", 72 Hz for"0")
     遠距離通信のため2局は同時に送信する

     アンテナは、地上の長大なアンテナエレメントと地中の深く広いアース電極とからなる
     送信機の出力は3MW程度と超ハイパワーであるがアンテナの効率が悪いためEIRPは3W程度
参考外部リンク: Communication with submarines <AbsoluteAstronomy>
Clam Lake, Wisconsin ELF Transmitter Site <FAS>

RADIO-SIGNALS BELOW 10 kHz THE OPEN LAB’s ? ELF and VLF frequency Guide
ロシア ・・・ ZEVS、 82Hz、 潜水艦への通信【送信のみ】施設
                     MSK?(キャリア:82Hz、シフト周波数:79.8Hz、81.2Hz、81.6Hz、82.2Hz)
            ロシアの北西、コラ(Kola)半島、ムルマンスク(Murmansk)の北西にある施設。
            参考外部リンク: ZEVS, THE RUSSIAN 82 Hz ELF TRANSMITTERRADIO WAVES below 22 kHz
参考外部リンク: おぼえがき:潜水艦への通信系: シベリアンジョーク集積所
SUBMARINE COMMUNICATIONS
RECEPTION OF SUBMARINE COMMUNICATION SYSTEMS
おそロシア潜水艦への通信
地中探査 
 対象地から3〜7km離れた地点に長さ0.5〜2kmの送信アンテナを設置し、送信周波数 0.625〜5.12kHzで、電磁波を送信する。調査地点となる受信地点では、電場センサー用電極を送信アンテナと平行に15〜30mの長さで設置し、これに直交する方向に磁場センサーを設置し、誘導電磁場強度を測定する。これにより地下数100m〜2km程度の深部探査が可能となる。              参考外部リンク:
          電磁探査<株式会社日本地下探査>

 超長波VLF (3kHz 〜 30kHz)
        これらの周波数においては、占有帯域幅を広く出来ないため、オメガ(電波航法)、標準電波など低速な信号を送るのに用いられる。
対潜水艦通信:
 超長波は海中深度10m程度まで到達することが出来るため、水面付近の潜水艦との通信に用いられる。
 曳航ブイまたはフローティング・アンテナを使用すれば、潜水艦本体は深深度で受信が可能となる。
 送信するには巨大な地上アンテナ施設を使うか、E-6マーキュリーなどのTACAMO機(空中通信中継機)によって空中に長いアンテナを吊して行う。
 陸上からの単方向通信であり、潜水艦からの送信は不可能である。
 送信できる情報量が少ないので、大量の情報通信には向かない。

 −VLF送信局リスト−
Freq.
(kHz)
Call Power Description
22.2 JJI 500W  海上自衛隊 えびの送信所 潜水艦通信用
11.904761 ALPHA
Radionavigation
System
50 kW
to
100 kW
Russian military naval ロシアのオメガ航法システム相当の双曲線航法システム
送信タイミング: 周期 3.6 秒、6 time slots at 0.4 sec. duration, 0.2 sec. spacing
送信局: Komsomolskamur, Novosibirsk, Krasnodar
12.648809
14.880952
15.625
18.1 RDL (Unknown) Multiple stations share this frequency and call sign. The transmitters are believed to be located at Krasnodar; Nizhniy Novgorod; Arkhangelsk; Tashkent, Uzbekistan; Molodechno, Belarus; and Kalinigrad.
RLO The transmitter is believed to be located at Ryazan (also spelled Riazan or R'azan), Russia.
RKS The transmitter is believed to be located at Murmansk, Russia.
20.5 RJH63
RJH66
RJH69
RJH77
RJH99
RAB99
(Unknown) Six Russian TS stations transmit on this frequency at different times. Their locations are as follows:
   RJH63 Krasnodar, Russia
   RJH66 Bishkek, Kyrgyzstan
   RJH69 Molodechno, Belarus
   RJH77 Arkhangelsk, Russia
   RJH99 Nizhniy Novgorod, Russia
   RAB99 Nizhniy Novgorod, Russia  (参考外部リンク:RAB99の詳細)
All these stations have the nickname "Beta."
23.0
25.0
25.1
25.5
18.9 RDL & RKS (Unknown) Multiple communication stations share this frequency. The transmitter locations are unknown.
21.1 RDL (Unknown) Several stations share this frequency and call sign. One is located in Krasnodar Krai, Russia. Another is in Tashkent, Uzbekistan. The locations of the others are unknown.
27.3 RDL (Unknown) A Russian military headquarters communication station
believed to be located in far north-eastern Russia.
           google:巨大なアンテナ施設が見える
17.9 (None, but nicknamed "Channel One") (Unknown)  U.S. Navy
TACAMO
(Take Charge and Move Out)
mobile communication stations.
 
The transmitter locations are unknown and subject to change.

TACAMO(Take Charge And Move Out)機(空中通信中継機)
      参考外部リンク:OLD TACAMOTACAM (U.S. Navy)、
 ・核戦争に備えるために開発されたシステム
 ・航空機E-6マーキュリーから VLF通信時 1,220mおよび7,925mの長大なアンテナを空中に垂らし、それを垂直に保つために旋回を続ける。
18.0 (None)
23.1
25.7 NOV
26.9
27.0
27.2
27.5
27.7
27.6 serving the Atlantic Ocean.
29.3
27.9 serving the Pacific Ocean.
29.4
29.6 worldwide.
19.8 NWC 1000 KW U.S. Navy オーストラリアの米軍局NWCからの信号を確認できる。(19.8kHz: MSK変調によりスペクトルが広がっている。)
 Harold E. Holt at Exmouth, Australia. operated by the Royal Australian Navy.
21.4 NPM 566 KW located at Laualualei, Oahu, Hawaii.
24.0 NAA 1000 KW at Cutler, Maine.
This station is part of the NATO Interoperable Submarine Broadcast System.
24.8 NLK 250 KW located at Jim Creek, Washington.
It uses a Continental Electronics Corp. transmitter and a horizontal wire transmitting antenna strung between two mountain tops.
25.2 NML 500 KW located at LaMour, North Dakota.
This station is part of the NATO Interoperable Submarine Broadcast System.
( 21.4 ) NSS 400 kW Washington USA
( 28.5 ) NAU 100 kW Aguada Puerto Rico
  FTA   Assise France
( 16.0 ) GBR 750 kW Rugby UK
13.0 (None) (Unknown) Royal Australian Navy located at Gippsland, Woodside, Victoria, Australia (on Victoria's south-eastern coast). The transmitting antenna is 1040 feet (427 meters) high and is the highest VLF antenna in the world.
17.2 SAQ (Unknown) Grimeton Radio in Varberg, Sweden. Only operates sporadically.
18.2 VTX (Unknown) Indian Navy located at South Vijayanarayanam village, 18.64 miles (30 km) south of Turunelveli on the Kanyakumari highway, in India.
18.3 HWU (Unknown) French Navy located at Le Blanc, France.
20.9 HWU 500 KW located in Rosnay, France.
21.05 HWU (Unknown)
21.75 HWU (Unknown) located at Le Blanc, France.
16.4 JXN (Unknown) NATO naval located at Novik, Norway. It is operated by NODECA and is also used by the Norwegian Navy.
20.27 ICV (Unknown) NATO naval located at Isola di Tavolara, Sardegna, Italy.
23.4 DHO38 (Unknown) Operated for NATO by Bundesmarine, the German Navy, which likely also uses it for German submarine communications. Located at Rhauderfehn, Germany.
19.6 GBZ (Unknown) British located near Anthorn, Combria, in the north-west region of England.
The station is operated by VT Communications (part of VT Group plc.) under contract with the Royal Navy.
20.0 VLF 6 KW transmiiter power
500 Watts ERP
A VLF beacon station located near the South Pole in Antarctica that is operated by Stanford University. The transmitting antenna is a 4.35 mile (7 km) horizontal wire dipole 4 to 5 feet above the ice. It transmits one-minute duration beacon signals at 15-minute intervals. (参考外部リンク: More information
20.6 3SA (Unknown) A Chinese Navy communication station located at Changde in the Peoples Republic of China. The frequency is shared with 3SB 3SA and transmission typically alternate between the two stations.
20.6 3SB (Unknown)
25.0 PWB (Unknown) Brazilian Navy Belem Radio. located in Belem, Brazil.
26.6 CAA2A (Unknown) Chilean Navy located at Santiago, Chile.
26.7 TBB (Unknown) Turkish Navy located at Bafa, Republic of Turkey (Turkiye).
30.00 PWI (Unknown) Brazilian Navy located at Recife, Brazil.
参考外部リンク: 菅平宇宙電波観測所において観測したVLF-LF帯広帯域スペクトル
   10k - 50kHzで観測したスペクトラム  VLF-LF帯送信局リスト
VLF Russian ALPHA Radionavigation System (1997)
Omega's last transmissions on 30 Sept. 1997 at 0300z
Worldwide Very Low Frequency (VLF) Stations 11k - 30kHz VLF送信局リスト
VLF 地下水探査システム
VLF 送信局リストABEM
 VLFを使用する施設:
 えびの送信所 (識別符号JJI) ・・・ えびの基地(海上自衛隊)    宮崎県えびの市大字大明司字六本原   22.2kHz   出力: 500W
8基の鉄塔が550m間隔で配置され、1650mの長さにおよぶ逆L型アンテナが展張されている。
   ・海上自衛隊 中央通信隊群(東京) 東京通信隊  ・・ 市原送信所、飯岡受信所、えびの送信所(えびの送信所はVLFによる潜水艦通信用)
     グリムトン長波海岸局  (識別符号SAQ)  17.2KHz   出力: 100〜200kW       世界遺産
         Swedenのヴァールベリの無線局 でX'mas transmissionRadiostationen Grimeton
ユネスコの世界遺産であるスウェーデンのグリメトン送信所(ヴァールベリ・ラジオ放送局)
グリメトン送信所はクリスマスなど年3回程度イベントとして電波を出しているようですが、少なくとも最近は日本からの受信報告はない模様であり、日本での受信実績もかなり乏しいようで難しい実験と考えられる
 過去に存在した施設
依佐美送信所(よさみそうしんじょ) 米軍の依佐美通信所(潜水艦通信用)NDT   (17.442kHz)              
 愛知県碧海郡依佐美村(現在の刈谷市高須町山の田1番地)に逓信省が建設、1929年(昭和4年)に運用を開始し、ヨーロッパ方面との通信に使用された。
 1993年(平成5年)に運用が終了した。 高さ250mのアンテナ鉄塔が8本あった。1997年に建物は解体され、送信設備の一部は記念館に保存されている。    
        
 1929年(昭和4年)4月15 送信開始、 周波数:17.442kHz (5.814kHzを3逓倍)、 電波型式:ASK、 空中線電力:500kW 
  旧日本海軍は、第二次世界大戦において依佐美送信所をVLF通信による潜水艦との交信に使用した。また、依佐美に併設された短波設備の一部も日本海軍で使用された。一般には開戦決定の暗号「ニイタカヤマノボレ」を送信したとされている。終戦後は米軍が対潜水艦通信所として使用した。

参考外部リンク:
 ・鉄塔と依佐美送信所

 ・JA2DJNのページ
 ・依佐美送信所の歴史 sadakun_d
 ・日本機械学会「機械遺産」 第10号
 ・国立科学博物 「重要科学技術史資料」

 ・第二次世界大戦における日本海軍の通信
 Operational history of naval communications,

   December 1941-August 1945.
   
対馬オメガ局  海上保安庁    (10.2〜13.6kHz)                              
 1975年から1997年9月末まで利用され、翌1998年に塔の解体が行われるまでは地上455mの日本一高い鉄塔であった。
 現在はオメガ塔跡地公園として整備され、塔の一部がモニュメントとして残っているが、その高さはわずか63mである。
 オメガ航法の最大の特徴は10.2kHzから13.6kHzまでの超長波 (VLF) を用いている点にあり、電波到達距離が他の方式とくらべて格段に長い。
 このためわずか8つの送信局で地球上すべてをカバーでき、また双曲線の基線長も長くできるために高い精度が得られる。
 この8つの送信局をオメガ局と呼ぶ。
 電波航法にはオメガの他にロラン、デッカ等がある。   <技術情報メモ: 電波航法システムの比較
オメガ航法システム(omega navigation) ・・・ 1968年(1983年(8局完全運用開始))運用開始〜1997運用終了
 10.2〜13.6 kHzの超長波(VLF)を使用した双曲線航法。 二つの送信局から発射される電波の位相差を測定して位置を決定する。
VLFを使用しているので,約1万kmに1局ずつ設置すれば,地球上にわずか8局の送信局を設置することによって,船舶・航空機は地球上のいかなる地点においても位置決定ができる。またVLFは海面下約15mまで伝播するので,潜水艦は潜水したまま位置を知ることができる。
オメガ局はノースダコタ(米),ハワイ島(米),ノルウェー,リベリア,対馬(日本),ラ・レ・ユニオン島(仏領,インド洋),アルゼンチン,オーストラリアの8局があった。
 本質的にはロランと同じ双曲線航法であるが下図に示すように,送信局相互間の距離はロランに比べ格段に長いことが特徴である。
オメガの原理
・8局が時分割で連続波を送信する
・地表面と電離層下端[D層(昼間)またはE層(夜間)]とで形成する導波管内伝搬を利用する
・電離層反射高度がほぼ一定90〜100kmであるので、伝搬速度が安定となる
・伝搬減衰が少ないので、遠方まで伝搬する(少数の局で地球表面を覆うことが可能)
・送信波を3周波[10.2,11 1/3,13.6kHz]とする
・10.2と13.6kHzの差周波数3.4kHzの3倍が10.2kHzとなる。11 1/3と10.2kHzの周波数差1.1333kHzの9倍が10.2kHzとなる。
・各局の原発振位相をセシウム原子発振器で保持する
・受信機では、断続する受信波に内蔵の発振器を同期させる
・各局に同期した発振器間の位相差を測定し、等位相差双曲線を決める
・3周波全てを比較することにより、等位相差双曲線を細分する(センチレーンの形成)
・3局以上受信することにより、等位相差双曲線の交点から受信位置を決定する
オメガ送信局(●)、コールサインはVFL局(▲) 各種電波航法システムのカバー範囲比較

参考外部リンク:  RADIO WAVES below 22 kHz ・・・ IK1QFK, Renato Romero Home Page - Exploring ULF-ELF and VLF radio band
低周波電磁界に関するガイドライン ・・・ 国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP)の低周波帯ガイドライン
  主に1 Hz〜100 kHzの周波数帯に対する電波防護に関するガイドラインの改訂版が2010年11月17日に公表された(旧版は1998年)。
  その全文(英文および和訳文)は、http://www.icnirp.de/PubEMF.htm  電磁界情報センター
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