La agilidad de frecuencia es la capacidad de un sistema de radar de cambiar rápidamente su frecuencia de funcionamiento para tener en cuenta los efectos atmosféricos, las interferencias , la interferencia mutua con fuentes amigas o para dificultar la localización del transmisor de radar mediante radiogoniometría . El término también se puede aplicar a otros campos, incluidos los láseres o los transceptores de radio tradicionales que utilizan multiplexación por división de frecuencia , pero sigue estando más estrechamente asociado al campo del radar y estas otras funciones generalmente utilizan el término más genérico " salto de frecuencia ".
Los sistemas de radar generalmente funcionan enviando pulsos cortos de energía de radio y luego apagando la emisora y escuchando los ecos de retorno de varios objetos. Debido a que la recepción eficiente de la señal requiere una sintonización cuidadosa en toda la electrónica del transceptor, cada frecuencia operativa requería un transceptor dedicado. Debido al tamaño de la electrónica basada en tubos utilizada para construir los transceptores, los primeros sistemas de radar, como los desplegados en la Segunda Guerra Mundial , generalmente se limitaban a operar en una sola frecuencia. Conocer esta frecuencia operativa le da al adversario un enorme poder para interferir con el funcionamiento del radar o recopilar más información.
Los británicos utilizaron la información de frecuencia del radar Würzburg obtenida en la Operación Biting para producir " Window ", tiras de papel de aluminio cortadas a la mitad de la longitud de onda del Würzburg, volviéndolo casi inútil. También fabricaron unidades de interferencias, "Carpet" y "Shivers", que transmitían señales en la frecuencia del Würzburg, produciendo pantallas confusas que eran inútiles para apuntar. [1] Los cálculos posteriores a la guerra estimaron que estos esfuerzos redujeron la efectividad en combate del Würzburg en un 75%. [2] Estas contramedidas obligaron a los alemanes a modernizar miles de unidades en el campo para que operaran en frecuencias diferentes.
Conocer la frecuencia del Würzburg también ayudó a los británicos en sus intentos de localizar los sistemas mediante radiogoniómetros , lo que les permitió evitar los radares o, al menos, mantenerlos a mayor distancia de ellos. También les ayudó a encontrar nuevas frecuencias operativas a medida que se introducían, seleccionando la ubicación de las instalaciones conocidas cuando desaparecían y seleccionándolas para su posterior estudio.
Un sistema de radar que puede operar en varias frecuencias diferentes hace que estas contramedidas sean más difíciles de implementar. Por ejemplo, si se desarrolla un bloqueador para operar contra una frecuencia conocida, cambiar esa frecuencia en algunos de los equipos en el campo hará que el bloqueador sea ineficaz contra esas unidades. Para contrarrestar esto, el bloqueador tiene que escuchar en ambas frecuencias y transmitir en la que utiliza ese radar en particular.
Para frustrar aún más estos intentos, un radar puede cambiar rápidamente entre las dos frecuencias. No importa cuán rápido responda el bloqueador, habrá un retraso antes de que pueda cambiar y transmitir en la frecuencia activa. Durante este período de tiempo, la aeronave queda desenmascarada, lo que permite la detección. [3] En su encarnación final, cada pulso de radar se envía en una frecuencia diferente y, por lo tanto, hace que la interferencia de una sola frecuencia sea casi imposible. En este caso, los bloqueadores se ven obligados a transmitir en todas las frecuencias posibles al mismo tiempo, lo que reduce en gran medida su salida en cualquier canal. Con una amplia selección de frecuencias posibles, la interferencia puede volverse completamente ineficaz. [3]
Además, tener una amplia variedad de frecuencias hace que la ELINT sea mucho más difícil. Si solo se utiliza un cierto subconjunto de las frecuencias posibles en una operación normal, el adversario se queda sin información sobre qué frecuencias podrían utilizarse en una situación de guerra. Esta fue la idea detrás del radar AMES Tipo 85 en la red Linesman/Mediator en el Reino Unido . El Tipo 85 tenía doce klistrones que podían mezclarse para producir sesenta frecuencias de salida, pero solo cuatro de los klistrones se utilizaron en tiempos de paz, con el fin de negar a la Unión Soviética cualquier información sobre qué señales se utilizarían durante una guerra. [4]
Una de las principales razones por las que los primeros radares no utilizaban más de una frecuencia era el tamaño de su electrónica basada en tubos. A medida que se reducía su tamaño mediante mejoras en la fabricación, incluso los primeros sistemas se actualizaban para ofrecer más frecuencias. Sin embargo, estas no se podían cambiar sobre la marcha a través de la propia electrónica, sino que se controlaban manualmente y, por lo tanto, no eran realmente ágiles en el sentido moderno.
La agilidad de frecuencia de "fuerza bruta", como la del Linesman, era común en los grandes radares de alerta temprana , pero menos común en unidades más pequeñas donde el tamaño de los klistrones seguía siendo un problema. En la década de 1960, los componentes de estado sólido redujeron drásticamente el tamaño de los receptores, lo que permitió que varios receptores de estado sólido encajaran en el espacio que antes ocupaba un solo sistema basado en tubos. Este espacio se podía utilizar para transmisores adicionales y ofrecer cierta agilidad incluso en unidades más pequeñas.
Los radares pasivos de matriz escaneada electrónicamente (PESA), introducidos en la década de 1960, utilizaban una única fuente de microondas y una serie de retardos para accionar una gran cantidad de elementos de antena (la matriz) y dirigir electrónicamente el haz del radar modificando ligeramente los tiempos de retardo. El desarrollo de los amplificadores de microondas de estado sólido, JFET y MESFET , permitió sustituir el klistrón único por varios amplificadores independientes, cada uno de los cuales accionaba un subconjunto de la matriz pero seguía produciendo la misma cantidad de potencia total. Los amplificadores de estado sólido pueden funcionar en una amplia gama de frecuencias, a diferencia de un klistrón, por lo que los PESA de estado sólido ofrecían una agilidad de frecuencia mucho mayor y eran mucho más resistentes a las interferencias.
La introducción de los conjuntos de barrido electrónico activo (AESA) ha evolucionado aún más este proceso. En un PESA, la señal de transmisión es de una sola frecuencia, aunque esa frecuencia se puede cambiar fácilmente de pulso a pulso. En el AESA, cada elemento se activa a una frecuencia diferente (o al menos a una amplia selección de ellas) incluso dentro de un solo pulso, por lo que no hay una señal de alta potencia en ninguna frecuencia dada. La unidad de radar sabe qué frecuencias se transmitieron y amplifica y combina solo esas señales de retorno, reconstruyendo así un único eco potente en la recepción. [3] Un adversario, que no sabe qué frecuencias están activas, no tiene ninguna señal que ver, lo que hace que la detección en los receptores de alerta de radar sea extremadamente difícil.
Los radares modernos como el AN/APG-81 del F-35 utilizan miles de módulos transmisores/receptores, uno para cada elemento de antena. [5]
La razón por la que se pueden utilizar varios teléfonos móviles al mismo tiempo en la misma ubicación se debe al uso del salto de frecuencia . Cuando el usuario desea realizar una llamada, el teléfono móvil utiliza un proceso de negociación para encontrar frecuencias no utilizadas entre las muchas que están disponibles dentro de su área operativa. Esto permite a los usuarios unirse y abandonar determinadas torres de telefonía móvil sobre la marcha, cediendo sus frecuencias a otros usuarios. [6]
Los radares con agilidad de frecuencia pueden ofrecer las mismas ventajas. En el caso de que varias aeronaves operen en la misma ubicación, los radares pueden seleccionar frecuencias que no se estén utilizando para evitar interferencias. Sin embargo, esto no es tan sencillo como en el caso de un teléfono móvil, ya que lo ideal sería que los radares cambiaran sus frecuencias operativas con cada pulso. Los algoritmos para seleccionar un conjunto de frecuencias para el siguiente pulso no pueden ser verdaderamente aleatorios si se desea evitar toda interferencia con sistemas similares, pero un sistema menos que aleatorio está sujeto a métodos ELINT para determinar el patrón.
Otra razón para añadir agilidad de frecuencia no tiene nada que ver con el uso militar; los radares meteorológicos suelen tener una agilidad limitada que les permite reflejar con fuerza la lluvia o, alternativamente, ver a través de ella. Al cambiar las frecuencias de un lado a otro, se puede crear una imagen compuesta del tiempo.