El IFF Mark II fue el primer sistema operativo de identificación de amigo o enemigo . Fue desarrollado por la Real Fuerza Aérea británica justo antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial . Después de una corta serie de prototipos Mark I , utilizados experimentalmente en 1939, el Mark II comenzó a desplegarse ampliamente al final de la Batalla de Inglaterra a finales de 1940. Se mantuvo en uso hasta 1943, cuando comenzó a ser reemplazado por el IFF Mark III estandarizado , que fue utilizado por todos los aviones aliados hasta mucho después de que terminara la guerra.
El Mark I era un sistema sencillo que amplificaba las señales de los sistemas de radar británicos Chain Home , haciendo que el "blip" del avión se extendiera en la pantalla del radar , identificando al avión como amigo. El Mark I tenía el problema de que la ganancia tenía que ajustarse en vuelo para que siguiera funcionando; en el campo, era correcta solo la mitad del tiempo. Otro problema era que era sensible a una sola frecuencia y tenía que sintonizarse manualmente con diferentes estaciones de radar. En 1939, Chain Home era el único radar de interés y operaba en un conjunto limitado de frecuencias, pero ya estaban entrando en servicio nuevos radares y el número de frecuencias comenzaba a multiplicarse.
El Mark II abordó ambos problemas. Un control automático de ganancia eliminó la necesidad de ajustar la ganancia, lo que hizo que el dispositivo tuviera muchas más probabilidades de funcionar correctamente cuando se lo interrogaba. Para trabajar con muchos tipos de radar, un sistema complejo de engranajes y levas motorizados cambiaba constantemente la frecuencia a través de tres bandas anchas, escaneando cada una de ellas cada pocos segundos. Estos cambios automatizaron el funcionamiento del dispositivo y lo hicieron verdaderamente útil por primera vez; anteriormente, los operadores no podían estar seguros de si un punto era un avión enemigo o uno amigo con un IFF mal ajustado. Originalmente ordenado en 1939, la instalación se retrasó durante la Batalla de Inglaterra y el sistema se volvió ampliamente utilizado a partir de fines de 1940.
Aunque la selección de frecuencias del Mark II cubría el período inicial de la guerra, en 1942 se utilizaban tantos radares que se habían introducido una serie de subversiones para cubrir combinaciones particulares de radares. La introducción de nuevos radares basados en el magnetrón de cavidad requería frecuencias diferentes a las que el sistema no se adaptaba fácilmente. Esto condujo a la introducción del Mark III, que operaba en una única frecuencia que podía usarse con cualquier radar; también eliminó la necesidad del complejo sistema de engranajes y levas. El Mark III comenzó a entrar en servicio en 1943 y reemplazó rápidamente al Mark II.
Antes de que se comenzara a implementar el sistema Chain Home (CH), Robert Watt había considerado el problema de identificar aeronaves amigas en una pantalla de radar . Presentó las primeras patentes para dichos sistemas en 1935 y 1936. [1] [2] [3]
En 1938, los investigadores del centro de investigación de radares de Bawdsey Manor comenzaron a trabajar con el primero de los conceptos de Watt. Se trataba de un sencillo sistema "reflector" que consistía en un conjunto de antenas dipolares que estaban sintonizadas para resonar a la frecuencia de los radares CH. Cuando un pulso del radar las alcanzaba, resonaban durante un breve período y hacían que la estación recibiera una señal adicional. Las antenas estaban conectadas a un interruptor motorizado que cortocircuitaba periódicamente la antena y cancelaba la transmisión, lo que hacía que la señal se encendiera y apagara. En la pantalla CH, esto hacía que el "blip" se alargara y contrajera periódicamente. El sistema resultó muy poco fiable; funcionaba solo cuando el avión se encontraba en determinados lugares y volaba en determinadas direcciones. [1]
Siempre se sospechó que este sistema sería de poca utilidad en la práctica. Cuando resultó ser así, la Real Fuerza Aérea (RAF) introdujo un sistema diferente que consistía en un conjunto de estaciones de seguimiento que utilizaban radiogoniómetros HF/DF . Las radios estándar de los aviones se modificaron para enviar un tono de 1 kHz durante 14 segundos cada minuto, lo que permitía a las estaciones de seguimiento tiempo suficiente para medir el rumbo del avión. Se asignaron varias de estas estaciones a cada sector del sistema de defensa aérea y enviaron sus mediciones a una estación de trazado en el cuartel general del sector. Allí utilizaron la triangulación para determinar la ubicación del avión. [4]
El sistema, conocido como " pip-squeak ", funcionaba, pero exigía mucho trabajo, ya que requería operadores en varias estaciones y en tableros de trazado en los cuarteles generales de los sectores. [4] Se necesitaban más operadores para fusionar la información del sistema pip-squeak con la de los sistemas de radar para proporcionar una vista única del espacio aéreo. También significaba que los pilotos eran interrumpidos constantemente cuando hablaban con sus controladores de tierra. Se deseaba un sistema que funcionara directamente con el radar. [5]
En busca de un sistema lo más simple posible, los investigadores de Bawdsey comenzaron a trabajar con un receptor regenerativo . La idea detrás de la regeneración es amplificar la señal de radio y enviarla a un circuito LC , o "tanque", que resuena a una frecuencia seleccionada. Una pequeña parte de la salida del tanque se envía de vuelta a la entrada del amplificador, lo que provoca una retroalimentación que amplifica en gran medida la señal. Mientras la señal de entrada sea relativamente constante, como las señales de código Morse , un solo tubo de vacío puede proporcionar una amplificación significativa. [6]
Un problema con la regeneración es que si la retroalimentación es demasiado fuerte, la señal crecerá hasta el punto en que comience a transmitirse de regreso a través de la antena y cause interferencias en otros receptores. [6] En el caso del sistema IFF, esto es precisamente lo que se deseaba. Cuando se recibió la señal del radar y se ajustó correctamente la ganancia, la señal creció hasta que convirtió al sistema de receptor en transmisor. Los niveles de señal aún eran pequeños, pero los receptores en los sistemas de radar eran extremadamente sensibles y la señal del transceptor era mayor que la que normalmente se recibiría solo a partir de la reflexión del pulso de radar original. [7]
Esta señal adicional haría que el punto de luz del avión en la pantalla del radar se hiciera mucho más grande de repente. Dado que podría ser difícil distinguir la señal más grande resultante de IFF del retorno de un avión o formación más grande sin IFF, el circuito se conectó a un interruptor motorizado que desconectaba y reconectaba rápidamente el receptor, lo que hacía que el punto de luz oscilara en la pantalla del radar. [7] Un interruptor en el panel de control de la cabina permitía controlar el patrón; un ajuste enviaba pulsos de 15 microsegundos (μs), el segundo ajuste enviaba pulsos de 40 μs y el ajuste final cambiaba entre los dos con cada pulso recibido. [8]
El diseño tenía dos grandes desventajas. Una era que el piloto tenía que ajustar con cuidado el control de retroalimentación; si era demasiado bajo, el sistema no crearía una señal de salida y la estación de radar no recibiría nada, y si era demasiado alto, el circuito amplificaría su propio ruido electrónico y emitiría señales aleatorias conocidas como " squitter " en una amplia gama de frecuencias. [9] Esto causaba una interferencia significativa en una gran área y era un problema importante para los operadores de radar. [10] Era demasiado fácil olvidarse de ajustar la ganancia durante el vuelo, especialmente en cazas monoplaza, y se estimó que solo se devolvía una señal utilizable alrededor del 50 por ciento de las veces. [7]
El otro problema era que las estaciones CH operaban en un conjunto pequeño pero distinto de frecuencias, y el sistema funcionaba sólo en una frecuencia a la vez. Una aeronave en un perfil de misión típico podía ser visible sólo para una única estación CH, o quizás dos o tres sobre su área operativa. Para solucionar esto, el panel de la cabina tenía una tarjeta con las frecuencias de las estaciones CH locales, que el piloto tenía que sintonizar a medida que se desplazaba. Los pilotos a menudo olvidaban hacerlo, y si se perdían o se desviaban del rumbo, no sabían qué frecuencia sintonizar, o la estación más cercana podía no estar en la tarjeta. [7]
El Mark I se utilizó únicamente con fines experimentales. Se fabricaron treinta unidades a mano en AMES y en septiembre de 1939 se hizo un pedido de 1000 unidades a Ferranti. [8]
Además de los problemas operativos del Mark I, un problema más grave fue el creciente número de nuevos sistemas de radar que se estaban desplegando. Incluso mientras se estaba probando el Mark I, la RAF, la Marina Real y el Ejército británico estaban introduciendo nuevos sistemas, que abarcaban una amplia gama de frecuencias, desde los sistemas de 200 MHz de la RAF utilizados en los cazas nocturnos y el Chain Home Low hasta los radares de 75 MHz del Ejército para apuntar los cañones y el CH de 20 a 30 MHz. Intentar sintonizar manualmente entre ellos sería poco práctico e imposible si el avión fuera visible para más de un radar, lo que era cada vez más el caso. [11]
A principios de 1939 ya se estaba desarrollando una solución similar al Mark I, pero que empleaba circuitos sintonizados sensibles a muchos radares. Utilizaba un "complicado sistema de levas, engranajes y mecanismos de Ginebra " para cambiar de banda mediante la conexión a osciladores que cubrían una banda y luego utilizaba un condensador de sintonización motorizado para recorrer el rango de frecuencia dentro de esa banda. [1] [a] Para garantizar que la señal tuviera la intensidad adecuada y no provocara interferencias, se añadió un control automático de ganancia . Estos cambios eliminaron la necesidad de sintonización o ajustes de ganancia en vuelo, lo que mejoró enormemente la posibilidad de que respondiera correctamente a un radar. Solo se necesitaban ajustes periódicos en tierra para mantenerlo funcionando correctamente. [11]
En octubre de 1939, Ferranti recibió un pedido de 1.000 unidades y en noviembre ya había completado las primeras 100. La rápida expansión de la RAF impidió que una proporción significativa de su fuerza estuviera equipada en el momento de la Batalla de Inglaterra a mediados de 1940. En cualquier caso, la acción tuvo lugar principalmente sobre el sur de Inglaterra, donde la IFF no sería muy útil ya que las estaciones de la CH estaban situadas a lo largo de la costa y solo podían ver a los cazas si estaban sobre el Canal de la Mancha . No había una necesidad apremiante de instalar los sistemas y el pip-squeak continuó en uso durante la batalla. [7]
La falta de IFF provocó problemas, incluido el fuego amigo ; la batalla de Barking Creek en septiembre de 1939 no habría ocurrido si se hubiera instalado IFF. También significó que los aviones enemigos no podían ser identificados si estaban cerca de aviones conocidos de la RAF. En julio de 1940, los alemanes comenzaron a aprovechar esto insertando sus bombarderos en formaciones de bombarderos de la RAF que regresaban de misiones nocturnas sobre Europa. Para los operadores de tierra, estos parecían ser más aviones de la RAF y una vez que cruzaban la costa no había forma de rastrearlos. Incluso si uno de los raros equipos Mark I estaba disponible, la falta de fiabilidad de sus señales dificultaba que los controladores confiaran en él. [7]
Al finalizar la Batalla de Inglaterra, el Mark II se instaló rápidamente en los aviones de la RAF. Su instalación en el Supermarine Spitfire requirió dos antenas de cable en la cola que redujeron la velocidad máxima en 2 millas por hora (3,2 km/h) y agregaron 40 libras (18 kg) de peso. El Pip-squeak todavía se usaba para áreas sobre tierra donde el CH no cubría, así como un sistema de guía de emergencia. [7] El Mark II también encontró un uso en los barcos de la Royal Navy, donde se produjo como el Tipo 252 para que los barcos pudieran identificarse entre sí por radar. [13]
En noviembre de 1940, se llevó a Estados Unidos un aparato Mark II como parte de la misión Tizard . Los investigadores estadounidenses ya estaban trabajando en su propio sistema IFF de cierta complejidad. Se dieron cuenta de la importancia de utilizar un sistema IFF común y, a principios de 1941, decidieron instalar el Mark II en sus propios aviones. [13] Philco se hizo cargo de la producción con un pedido de 18.000 aparatos con el nombre de SCR-535 en julio de 1942. El sistema nunca fue del todo fiable. [11]
La profusión de radares que condujo al Mark II continuó y en 1942 había casi una docena de subtipos del Mark II que cubrían conjuntos de frecuencias. Algunos, como el IIIN, estaban sintonizados con los radares comúnmente utilizados por la Armada, mientras que otros, como el IIIG, con los utilizados por los radares terrestres del Ejército y la Fuerza Aérea. Ninguna unidad podía responder a todos ellos. Para agravar el problema, el magnetrón de cavidad había madurado y estaba a punto de entrar en servicio una nueva generación de radares que operaban en la región de las microondas , utilizando frecuencias en las que los receptores IFF no podían operar. [14]
En 1940, el ingeniero inglés Freddie Williams había considerado este problema y sugirió que todas las operaciones de IFF se trasladaran a una sola frecuencia. En lugar de responder en la frecuencia del radar y, por lo tanto, mezclarse con su señal en el receptor, una unidad separada transmitiría pulsos de "interrogación" en sincronía con los pulsos del radar, y las señales recibidas se amplificarían de forma independiente y luego se mezclarían con las señales del radar en la pantalla. Esto simplificó enormemente el equipo aerotransportado porque operaba en una frecuencia, eliminando el complejo sistema multibanda. La única desventaja era que se necesitaba un segundo transmisor en las estaciones de radar. [1]
La producción del IFF Mark III comenzó en Ferranti y rápidamente fue retomada en los EE. UU. por Hazeltine . [15] Siguió siendo el sistema IFF principal de los Aliados durante el resto de la guerra; la frecuencia común de 176 MHz se utilizó durante muchos años después. [14]