ULF

ULF steht für Ultra Low Frequency und beschreibt elektromagnetische Wellen im Bereich von 300 Hertz bis 3000 Hertz. Bei diesen Frequenzen erstrecken sich die Wellenlängen von 100 Kilometern bis auf ungefähr 100 Kilometer, was ULF zu einem der längstweligen praktisch genutzten Funkbänder macht. Die extreme Länge dieser Wellen verleiht ULF einzigartige Ausbreitungseigenschaften, die sie wertvoll machen, wo andere Frequenzen versagen.

Der entscheidende Vorteil von ULF ist die Fähigkeit, Meerwasser und Erde zu durchdringen. Funkwellen bei UKW und höheren Frequenzen werden von leitfähigen Medien schnell absorbiert, aber ULF-Wellen können beträchtliche Entfernungen durch Salzwasser mit akzeptabler Dämpfung zurücklegen. Diese Durchdringungsfähigkeit ist der Grund, warum ULF zum etablierten Mittel für die Kommunikation mit getauchten U-Booten und Unterwasserschiffen geworden ist, die nicht auftauchen können, um Standardfunk zu empfangen. Militärische Marinen weltweit betreiben zu diesem Zweck ULF-Sendestationen, wobei einige Anlagen Antennenarrays mehrere Kilometer Ausdehnung nutzen, um die erforderliche Sendeleistung zu erzeugen.

Außerhalb militärischer Anwendungen hat ULF nur begrenzte kommerzielle Nutzung. Das Band ist überfüllt von natürlichen Phänomenen: Blitzschlag, geomagnetische Stürme und das Magnetfeld der Erde erzeugen alle Störungen im ULF-Bereich. Ein aussagekräftiges Signal zu extrahieren erfordert hochentwickelte Filterung und oft sehr lange Integrationszeiten. Die Datenraten sind folglich langsam, typischerweise in der Größenordnung einiger weniger Bits pro Sekunde. Ein U-Boot kann in ULF nicht senden, nur empfangen; die extremen Anforderungen an Antennen für ULF-Erzeugung machen schiffsgestützte Übertragung unpraktisch.

Die Terminologie spiegelt die historische Entwicklung der Funkfrequenz-Klassifizierung wider. Der Begriff "ultra low frequency" entstand, als die Funktechnik in immer höhere Frequenzbänder vorstieß. Was Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts als "ultra low" galt, spiegelte die Grenze der praktischen Funktechnik wider; niedrigere Frequenzbänder waren bereits als ELF (Extremely Low Frequency, unter 300 Hertz) und VLF (Very Low Frequency, 3 bis 30 Kilohertz) benannt worden. Diese Frequenzbänder ordnen sich in einer rationalen Hierarchie an, die in modernen Normen erhalten bleibt.

ULF-Sendestationen liegen typischerweise im Inland, weit entfernt von urbanen Gebieten, um elektrische Störungen zu minimieren und den Infrastruktur-Footprint der enormen erforderlichen Antennen zu reduzieren. Die Sendeleistungen liegen im Megawatt-Bereich für wirksame U-Boot-Kommunikation über interkontinentale Entfernungen. Die niedrige Frequenz bedeutet langsame Tastgeschwindigkeiten und lange Symboldauern, daher ist echte bidirektionale Echtzeitkommunikation über ULF nicht machbar; Kommunikation ist notwendigerweise unidirektional und formatiert als kurze codierte Nachrichten oder Warnsignale.