Az USA-ban is először a hurokantennás iránymérő módszerek kezdtek elterjedni. 1929-től több száz állomásból álló rádió iránymérő hálózatokat kezdtek kiépíteni Amerika szerte, és más országokban is. Ez az un. LFR (low-frequency radio range) hálózat egészen az ötvenes évekig működött, az utolsó állomásokat 1970-ben szerelték le. Az első egységek még hurokantennával készültek, de 1932-től már áttértek az Adcock antennákra, mivel ezekkel sokkal jobb teljesítményt tudtak elérni, főleg éjszaka (lásd: előző rész vége).
Az LFR állomások leggyakrabban nagyobb repülőterek mellé épültek, de minimum 200 mérföldre egymástól, hogy meglegyen a teljes lefedettség. Egy ilyen állomást láthatunk a lenti képen. Az adó 1500 Watt teljesítménnyel sugárzott a 190-535 kilohertzes frekvenciatartományban. A házikó tetején lévő antenna szolgált külön a beszédkapcsolat fenntartására.
Az állomás morze jeleket sugárzott négy irányba. A jelek egymás tükörképei voltak, egyik az A betű (.-), másik pedig az N betű (-.). Így kaptunk 4 darab vezetősugarat, amint a lenti ábrán is láthatjuk, ha két nyaláb között tartózkodott a gépünk, akkor csak valamelyik betű kódját vettük a repülőn elhelyezett egyszerű AM vevővel, ha pont követtük a vezető sugarat, akkor pedig folyamatos sípolást hallottunk. Az állomások vezető sugarai egymás folytatásai voltak, tehát ezzel a módszerrel egy egész országon átívelő komplett légifolyosó rendszert lehetett létrehozni. Később a sípjelek hallgatása kissé fárasztóvá vált, főleg a hosszú posta járatoknál, ezért vizuális megoldásra tértek át. A lenti kép jobb oldalán látható rezgőnyelves műszer mérte mindkét vivő amplitúdóját, és ha egyforma volt a két csík, akkor rátaláltak a vezető sugárra.
Közben Európában is megjelent az LFR rendszer továbbfejlesztett német verziója, ami Sonne néven futott, de egy korábbi változata alapján Elekta-Sonnen névre is hallgatott. Annyira hasznosnak bizonyult, hogy a háború után több ország is bevezette, pl. az angolok Konzol-nak hívták, a Szovjetunió pedig WRM 5 kódnéven üzemeltette, sőt a háború folyamán a legtöbb állomást az egymással szemben álló felek közösen használták, ezért nem is bombázták le azokat, kivéve egyet, ahol a németek a jelek kódolásával próbálkoztak. A telepítéseket 1940-ben kezdték meg két állomással, egyik Spanyolországban a másik pedig Norvégiában épült.
A működési elv rendkívül érdekes, 3 darab 100 méter körüli magas adótorony helyezkedett el egy nagyjából 1,5 kilométeres egyenes vonal mentén, és a hosszúhullámú sávban 255-320 kHz között sugároztak. Ebben a tartományban a rádióhullámok a föld görbületét követik, ezért 1-2 kilowattos teljesítménnyel igen nagy területet be lehet sugározni, ezért nem kellett sok állomás. Az antennák ugyanazt a jelet kapták, csak az egyik szélsőre menő jel fázisa 90 fokot sietett a középsőhöz képest, a másik szélsőé pedig ugyanannyit késett. A kisugárzott jel percenként ismétlődik, ebből az első 6 másodperc az állomás azonosítója, utána szünet, majd egy fél perces blokk következik aminek a megértéséhez az alsó ábrát kell tanulmányoznunk.
K betűvel vannak jelölve felül a rövid impulzusok, L betűvel pedig a hosszú impulzusok, amik alapból 180 fokos fáziseltolásban vannak egymástól, de az egész jelcsomag kap még egy 180 fokos fázisfordítást a fél perces sugárzási idő alatt, amit szaknyelven swappolásnak, vagy Magyarul söprésnek is hívhatunk. Az egész katyvaszból bonyolult poláris sugárzási görbék fognak kirajzolódni, amiket viszont egyszerű módon tudunk olvasni. Tegyük fel hogy az ábra alján a "Bearing-Aperture" feliratú keresztnél van a mi pozíciónk. A járművünkön lévő keskeny sávú egyszerű AM vevővel ráhangolunk a megfelelő adó frekvenciájára, megvárjuk a jelcsomagot, és számolunk. 4 hosszú impulzust hallunk, utána folyamatos sípolást (ahol mi vagyunk), ezután pedig 6 rövid impulzust, így kapunk egy számjegyet, amihez tartozik egy zöld vonal a lentebb látható térképen. Ezután áthangolunk egy másik állomásra, amihez meg a piros vonal tartozik, és már meg is van a pozíciónk a metszéspontban.
A térkép 1946-ban készült Angliában a Konzol állomások használatához (forrás: Wikipédia). Lenti képen egy műszerfalba építhető vevőkészüléket láthatunk, amit repülőgépen, vagy akár hajón is szolgálatot teljesíthetett anno. Csak a Luftwaffe a háború során épített a fellelhető források szerint legalább 13 állomást, 1945 után az Angolok még egyet, a Szovjetek hatot, és az USA is kettőt. Az utolsó adó 1991-ben fejezte be működését, ez a Stavangerben (Norvégia) található állomás volt. Itt meg is hallgathatjuk mit hallottak a vevőkészüléken.
A LORAN (LOng RAnge Navigation system) rendszert az Egyesült Államokban kezdték fejleszteni és használni a második világháború alatt. Az első hálózat 1943-ra épült ki, és a 160 méteres amatőrsávot (1800-2000 KHz) használta. Nagyjából megegyezett az angol Gee rendszerrel, csak az alacsonyabb frekvencia miatt nagyobb volt a hatótávolsága, sőt az éjszakai órákban az ionoszféra visszaverő képessége miatt a horizonton túli működés is lehetővé vált. A Gee az előző részben volt részletesen ismertetve, ezért itt nem térek ki a működési elvre. Angliából küldtek mérnököket, hogy segítsék a LORAN fejlesztését, ezzel elérték, hogy később egyes részegységek kompatibilisek lettek egymással. A két részből álló vevőknél a kijelző egység például teljesen csereszabatos volt.
LORAN állomások épültek végig az Egyesült Államok és Kanada keleti partján, továbbá telepítettek még Grönlandra , Izlandra , a Feröer-szigetekre és a Hebridákra , ezáltal folyamatos lefedettséget biztosítottak az egész Észak-Atlanti óceánon. A második világháború végére 72 LORAN állomás, és több mint 75.000 vevőkészülék volt használatban. További láncok épültek még a háború után Japánban, Koreában, Kínában és utoljára Portugáliába és az Azori-szigetekre telepítettek állomásokat 1965-ben.
Fenti képen egy első generációs vevőkészüléket láthatunk. Ez egy bonyolult berendezés 43 vákuumcsővel. Repülés közben ki kellett neki bírnia a feszültségingadozást és a hőmérséklet-változásokat, valamint a heves vibrációkat. Természetesen állandó karbantartást és utánállítást igényeltek. Lenti képen pedig az Enola Gay pilótafülkéje, háttérben az AN/APN 9 LORAN-A navigációs vevőkészülék.
LORAN állomások párban épültek, egy mester és egy szolga, jellemzően egymástól körülbelül 600 mérföld (970 km) távolságra. Minden pár az 1,75, 1,85, 1,9 vagy 1,95 MHz-es frekvencia valamelyikén sugárzott. Az állomások azonosítására egy egyszerű kódot használtak, ami két számjegyből és egy betűből állt. Általában a partok mentén kiemelkedő helyeken, vagy kisebb szigeteken telepítették őket. A vételhez egy egyszerű egyenes huzalantenna is elég volt, viszont kellett egy köteg diagram, amin a különböző állomások sugárzási görbéi voltak. A navigátor a hallott adás alapján ezekből tudta kiszámítani a pozíciót. Bár a működési elv a Gee rendszerre épült, az alacsonyabb frekvencia miatt bonyolódott a helyzet. Főleg éjszaka, amikor megjelentek az E és F rétegről visszavert jelek az oszcilloszkóp képernyőjén. A lenti ábrán ezeket ugrásnak neveztem el, mert így rövidebb. Bár a visszavert jelekkel megnövekedett a hatótávolság, és akár az ellenség területe fölé is be lehetett látni, ezek általában instabilak voltak, és a mérést többször meg kellett ismételni. A földi hullám volt mindig a legpontosabb. LORAN rendszert használták navigációs célokra a koreai és a vietnami háborúban is.
A LORAN-nak több változata létezett, az alaprendszert hívták LORAN-A-nak, vagy Standard LORAN-nak.
- SS LORAN két különböző frekvenciák használt, 10,585 MHz-et a nappal, és 2 MHz-et éjjel. A rendszert soha nem helyezték üzembe, csak kísérleteztek vele.
- A Low Frequency LORAN 180 kHz-en üzemelt. 1945-től 1950-ig próbálkoztak vele, de túl pontatlannak bizonyult az alacsony frekvencia miatt.
- A LORAN-B egy pontosabb és automatizáltabb verzió szeretett volna lenni, de az elektronika akkori helyzete miatt nehézségekbe ütközött a fejlesztés.
- A LORAN-C viszont már a mikroelektronika vívmányaira támaszkodott, de ez egy későbbi részben lesz ismertetve
Az APN-9 és az APN-4 (fenti kép) konfigurációk a második világháború után széleskörűen elterjedtek az Egyesült Államokban, mert viszonylag olcsók voltak, pontosak, és bőséges mennyiség állt rendelkezésre belőlük. A fő hátrányuk a hajón történő üzemeltetéskor az volt, hogy a repülőgép 115 V 400 Hz-es hálózatára tervezték, ezért nagy méretű és hangos inverterekkel tudták csak használni őket. Az 1960-as évektől az inverterek súlya és mérete csökkent, ezért egyre kisebb úszó járműveken jelentek meg a LORAN-A navigációs eszközök. Az árak gyakran 150 dollár alá mentek, ezért már az egészen kicsi halászhajók is megengedhették maguknak ezeket a berendezéseket.
A LORAN-A nagyon sok életet mentett meg, mert lehetővé tette, hogy a vészjelzés mellé a pontos pozíciót is elküldjék. A alap LORAN rendszer hivatalosan 1981 december 31-én megszűnt, de Kínában még 1990-ig üzemelt.
Források: Wikipédia, www.ibiblio.org, Museum of Maritime Navigation and Communication
