Radiocommunicatie: gebruik van een Würzburg-Riese antenne (1947 – 1977)

Gebruik van een Würzburg-Riese antenne uit
de Tweede Wereldoorlog (1947 – 1977)

Het voormalige Physisch Laboratorium RVO-TNO in Den Haag beschikte vanaf 1947 over een grote radarantenne die eerder door de Duitsers was gebouwd en gebruikt tijdens de Tweede Wereldoorlog. Hieronder beschrijven we eerst de achtergrond van de Funk-Messgerät 65 Würzburg-Riese antenne, daarna waar TNO deze antenne voor gebruikt heeft, en waar de antenne nu opgesteld staat.

Achtergrond

De Duitse radarsystemen werden in de jaren 1930 en daarna volgens een gestandaardiseerd systeem ontworpen, mede met het oog op een kortdurende oorlog. Het resultaat van deze ontwikkelingen was dat de meeste radarsystemen in Duitsland Funk-Messgeräte genoemd alleen bij de artillerie konden worden ingezet. Later werden deze systemen ook gebruikt voor luchtmachttoepassingen zoals vliegtuigopsporing en vliegtuigonderschepping. De Duitse radarsystemen werkten allen op lange- en middengolffrequenties (2,6 m tot 53 cm golflengte).

De ontwikkeling van de Würzburg radar begon in 1936. Het Würzburg A-type radar werd vanaf 1940 operationeel ingezet. Een jaar later werd deze opgevolgd door het type Würzburg C en de Würzburg-Riese die een parabolische antenne van 7,5 meter doorsnede had. Deze apparaten werkten op 566,0377 MHz (53 cm golflengte) behalve het Würzburg C-type dat op 476,1905 MHz (63 cm golflengte) werkte. Deze radars konden zowel de gegevens voor hoogte, afstand en peiling (draagwijdte) verschaffen. Het bereik was echter niet groot (ca 40 km voor de Würzburg-A en -C types en ruim 80 km voor het Riese type) maar de nauwkeurigheid was goed (0.20 graad voor peiling en elevatie, en 125 meter voor de afstand).
Voor een simultaan werkende Würzburg A-type installatie is hieronder het schema weergegeven van het zendgedeelte. Simultaan wil hier zeggen: het gebruik van één antenne voor zowel het ontvangen als zenden met één systeem. Een zendimpuls van 3750 Hz met een vermogen van 8 kW werd met deze zender op een frequentie van 565 MHz gegenereerd.

Elektronisch schema van de Würzburg-A zender

Elektronisch schema van de Würzburg-A zenderHieronder is het blokschema van de ontvanger van een Funk-Messgerät 65 Würzburg-Riese installatie weergegeven. Hierbij werd de ontvangstdipool tijdens ontvangst in het brandpunt van de parabolische antenne van circa 7,5 m diameter geroteerd.

Elektronisch blokdiagram van de Würzburg-A ontvanger
Elektronisch blokdiagram van de Würzburg-A ontvanger

In onderstaande figuren zijn respectievelijk de juiste en onjuiste afstemming voor de afstand, de hoogte en de peiling van het doel weergegeven op de afzonderlijke kathodestraalbuizen in het systeem. In het laatste figuur wordt ook aangegeven op welke manier de juiste gegevens van het doel kunnen worden verkregen.

Verkeerde afstemming voor afstand, hoogte en richting van het doel
Verkeerde afstemming voor afstand, hoogte en richting van het doel

 

Juiste afstemming voor afstand, hoogte en richting van het doel
Juiste afstemming voor afstand, hoogte en richting van het doel

Met de Würzburg-Riese geplaatst op een schip (Nachtjagdleitschiff = NJL “TOGO”) werd dit schip één van ’s werelds eerste radarschepen (voor meer informatie over de TOGO, zie 1, 2, 3).

Nachtjagd-Leitschiff, NJL "TOGO"
Nachtjagd-Leitschiff, NJL “TOGO”

De Duitsers hadden al snel een vanaf de grond werkend onderscheppingsysteem dat alle vliegbewegingen richting Duitsland kon registreren. Elk station in dit systeem bestreek een bepaald gebied en stond op 40 tot 80 km vanaf het volgende station. De Würzburg-Riese radarsystemen vormden hierbij de ruggengraat van de Duitse luchtverdediging, eerst alleen ter ondersteuning van het FLAK-geschut (Flieger Abwehr Kanone) in combinatie met zoeklichten, later voor interceptie. Hierbij werden steeds twee Würzburg-Riese radarsystemen gebruikt om de vijandelijke bommenwerper en het eigen jachtvliegtuig te volgen. De Würzburg voor het eigen jachtvliegtuig kreeg daarbij de herkenningssignalen van het IFF systeem (Identification Friend or Foe) van dit vliegtuig binnen. In het totaal zijn er circa 1500 Würzburg-Riese radarsystemen vervaardigd door het bedrijf Telefunken A.G. welke vanaf Normandië, door België en Nederland tot aan de noordgrens van Duitsland de Duitse radarketen vormden.
Als onderdeel van het Duitse luchtonderscheppingsysteem werden er ook verscheidene Würzburg-Riese radarsystemen langs de Nederlandse kust geplaatst om de geallieerde bommenwerpers vroegtijdig te kunnen onderscheppen. In mei 1944 werd op het eiland Rozenburg nabij de ingang van de Nieuwe Waterweg een Würzburg-Riese radar operationeel en droeg de codenaam FuMO 214 “Seetakt” (Funk Messgerät Ort). Deze Würzburg-Riese kreeg de taak het MKB “Brandenburg” geschut, op de commandopost van de voormalige Nederlandse batterij VIII, te ondersteunen. De radar stond in het natuurreservaat “de Beer”, nu bekend als Europoort. Op onderstaande afbeeldingen is deze Würzburg-Riese installatie te zien.

Würzburg-Riese antenne op Rozenburg
Würzburg-Riese antenne op Rozenburg

 

Locatie van de Würzburg-Riese radarantenne op Rozenburg
Locatie van de Würzburg-Riese radarantenne op Rozenburg

De Würzburg-Riese antenne van Rozenburg naar TNO op de Waalsdorpervlakte

Na het einde van de Tweede Wereldoorlog kwamen alle Duitse installaties op het grondgebied van de bezette naties als oorlogsbuit in handen van deze landen. Zo ook de Duitse radarinstallaties. Voor verschillende overheden gaven die installaties een welkome aanvulling voor het weer opgang brengen van het elektronisch onderzoek. In 1947 werd daarom de Rozenburgse Würzburg-Riese antenne van zijn sokkel gelicht en getransporteerd naar de Vlakte van Waalsdorp en geplaatst langs de toegangsweg naar het Physisch Laboratorium RVO-TNO. De antenne was in 1951 operationeel.

Lege sokkel van de Würzburg-Riese installatie op het eiland Rozenburg
Lege sokkel van de Würzburg-Riese installatie op het eiland Rozenburg
Kaart met oude Meetgebouw en Annex H (rechts in Wassenaar) en het huidige TNO gebouw links (in Den Haag)
Kaart met oude Meetgebouw en Annex H (rechts in Wassenaar) en het huidige TNO gebouw links (in Den Haag)
Würzburg-Riese antenna geïnstalleerd op de Vlakte van Waalsdorp
Würzburg-Riese antenna geïnstalleerd op de Vlakte van Waalsdorp

 

Würzburg-Riese antenna geïnstalleerd op de Vlakte van Waalsdorp
Würzburg-Riese antenna geïnstalleerd op de Vlakte van Waalsdorp

Met de gunstige eigenschappen voor de bediening van deze antenne, waarmee tevens een versterking van 27 dB te bereiken was, zijn een aantal interessante experimenten uitgevoerd:

  1. In het kader van het internationaal geofysische jaar, dat liep van 1 juli 1957 tot en met 31 december 1958, werd een troposcatter-radioverbinding met een zender op het eiland Tromsö in Noorwegen gerealiseerd, een afstand van ruim 800 km. Hierbij werd gebruikt gemaakt van radiogolfreflecties tegen de grenslaag van de troposfeer op ongeveer 11 km boven de aarde. De antenne van de zender was opgebouwd uit 120 afzonderlijke dipoolantennes (12 x 10) voor een frequentie van 150,9 MHz, geschikt voor een zendvermogen van 4 kW. Door de 28,5 dB antenneversterking betekende dit dat er 2,3 MW beschikbaar kwam in het centrum van deze zendantenne. Een amplitudegemoduleerd verzonden eenvoudig patroon van RYRY tekens werd door de Würzburg-Riese opstelling ontvangen en hoorbaar gemaakt.
    Door de deelname aan een experiment om de wereldwijde propagatie voorbij de radiohorizon te bepalen werd er ook door de Würzburg-Riese ontvanger vastgesteld dat de verzwakking 10 dB per 20 km bedroeg. Dit eveneens voor de frequentie van 150,9 MHz.
  2. Op 31 augustus 1964 werd met de Würzburg-Riese antenne de ontvangst in Nederland van de eerste afbeeldingen van de aarde gerealiseerd. De afbeeldingen werden door de Amerikaanse satelliet NIMBUS-1 uitgezonden.
    NIMBUS-1 satelliet
    NIMBUS-1 satelliet

     

    Het eerste met de Würzburg-Riese antenne ontvangen satellietbeeld gemaakt door de NIMBUS-1 satelliet
    Het eerste met de Würzburg-Riese antenne ontvangen satellietbeeld gemaakt door de NIMBUS-1 satelliet

     

    Weerbeeld eertijds
    Weerbeeld eertijds

    Aan de boven- en onderzijde van de foto is zichtbaar dat er storing in het ontvangen signaal aanwezig was. Dit werd veroorzaakt door het van achter de horizon vandaan komen of het achter verdwijnen van de polaire satelliet NIMBUS 1, die zich op 1000 km hoogte over de polen van de aarde bewoog.

  3. Naast het onderzoeken van de verschillende luchtlagen rond de aarde als mogelijk medium bij de radiocommunicatie is er in de zestiger jaren van de vorige eeuw ook de maan als mogelijke reflector voor radiogolven onderzocht. Op 24 juli 1965 lukte het een medewerker van TNO om via de maan verbinding te maken met een radiostation in de Verenigde Staten. Met een zelfgebouwde zender op de 70 cm golflengte en als ontvanger de Würzburg-Riese antenne van TNO, gelukte het hem om de verbinding met dit amateurradiostation te realiseren.
    Het amateurradiostation dat tezamen met de Würtzburg-Riese antenne de eerste radioverbinding via de maan vanuit Nederland realiseerde
    Het amateurradiostation dat tezamen met de Würtzburg-Riese antenne de eerste radioverbinding via de maan vanuit Nederland realiseerde

    Op het gebied van radar waren de Amerikanen ons al voorgegaan met het gebruik van de maan als reflector. In september 1945 werd een project met de naam “project Diana” gestart om een radarsysteem te ontwikkelen dat instaat was om radio-impulsen naar de maan te zenden en na meer dan twee seconden de echo’s te detecteren. Met 0,25 seconde impulsen op een frequentie van 111,5 MHz en een piekvermogen equivalent aan 3,000 watt gedurende deze 0,25 seconde werd de verbinding tot stand gebracht.

  4. In juli 1965 diende de maan als reflector van de Würtzburg-Riese antenne om een radiosignaal met de frequentie van 435 MHz over een afstand van 770.000 km te transporteren. Hiermee werd een telegrafieverbinding met Puerto Rico tot stand gebracht. De 330 m diameter reflector van het ARECIBO Observatorium in Puerto Rico diende als tegenstation. Het ontvangen vermogen was hierbij nog maar een-tiende tot een-vijfentwintigste deel van het uitgestraalde vermogen.

    De ARECIBO reflector hangend in een dode vulkaan in Puerto Rico / KP4BZ radiostation
    De ARECIBO reflector hangend in een dode vulkaan in Puerto Rico / KP4BZ radiostation
  5. Met behulp van andere militaire satellieten werden verbindingen gemaakt met andere NAVO landen in Europa. Daarnaast werden verbindingen gelegd met marineschepen, waaronder een Amerikaans marineschip nabij Hawai met de Würzburg-Riese installatie van TNO als Nederlandse ontvanger.

    De eerste wereldwijde satellietverbindingen met de Würtzburg-Riese parabolische antenne
    De eerste wereldwijde satellietverbindingen met de Würtzburg-Riese parabolische antenne

 

Het einde van de Würzburg-Riese antenne

In 1977 viel echter het doek voor de Würzburg-Riese antenne. Na gedurende drie decennia te zijn gebruikt als spil in de radiocommunicatie door TNO werd de antenne gedemonteerd. De delen zijn vervolgens naar het Luftwaffenmuseum van de Bundeswehr op het vliegveld Uetersen nabij Appen gegaan dat later is opgegaan in het militair historisch museum op het voormalige Britse vliegveld Gatow bij Berlijn. Daar is de Würzburg-Riese paraboolantenne weer volledig opgesteld.

Door TNO zijn er overigens speciale modificaties aangebracht: de ramen van de cabine waren vervangen door ramen uit een autobus. Ook waren daarin ventilatieopeningen aangebracht met ventilatoren erachter, het kon ’s zomers op de Vlakte van Waalsdorp namelijk behoorlijk warm worden door het reflecterende duinzand rondom. Ook werd een deel van de reflector door TNO vervangen. De aluminium strips van de reflector, vastgezet met ijzeren bouten, waren door het potentiaalverschil van de metalen in de zoute lucht zo dicht bij de zee behoorlijk aan corrosie onderhevig.

 

De Würtzburg-Riese antenne na de verhuizing naar Duitsland
De Würtzburg-Riese antenne na de verhuizing naar Duitsland
De Würtzburg-Riese antenne na de verhuizing naar Duitsland
De Würtzburg-Riese antenne na de verhuizing naar Duitsland

 

Referenties

Een groot deel van deze tekst is samengesteld door de heer G.C. Arkenbout. Meer informatie is te vinden op: