La agilidad de frecuencia es la capacidad de un sistema de radar para cambiar rápidamente su frecuencia operativa para tener en cuenta los efectos atmosféricos, interferencias , interferencias mutuas con fuentes amigas o para hacer más difícil localizar la emisora del 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 con el 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 que regresan de varios objetos. Debido a que la recepción eficiente de la señal requiere una sintonización cuidadosa de todos los componentes electrónicos 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 implementados 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 de Würzburg recopilada en la Operación Biting para producir " Window ", tiras de papel de aluminio cortadas a la mitad de la longitud de onda del Würzburg, haciéndolo casi inútil. También produjeron unidades bloqueadoras, "Carpet" y "Shivers", que transmitían señales en la frecuencia de Würzburg, produciendo pantallas confusas que eran inútiles para apuntar. [1] Los cálculos de posguerra estimaron que estos esfuerzos redujeron la efectividad de combate del Würzburg en un 75%. [2] Estas contramedidas obligaron a los alemanes a actualizar miles de unidades en el campo para operar en diferentes frecuencias.
El conocimiento de la frecuencia del Würzburg también ayudó a los británicos en sus intentos de localizar los sistemas mediante radiogoniómetros , lo que permitió orientar a los aviones alrededor de los radares, o al menos mantenerlos a distancias más largas de ellos. También les ayudó a encontrar nuevas frecuencias operativas a medida que se iban introduciendo, seleccionando la ubicación de instalaciones conocidas cuando desaparecieron y seleccionándolas para su posterior estudio.
Un sistema de radar que puede funcionar 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 conjuntos 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 está utilizando el radar en particular.
Para frustrar aún más estos esfuerzos, un radar puede cambiar rápidamente entre las dos frecuencias. No importa qué tan rápido responda el bloqueador, habrá un retraso antes de que pueda cambiar y transmitir en la frecuencia activa. Durante este periodo de tiempo la aeronave queda desenmascarada, lo que permite su detección. [3] En su encarnación definitiva, 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 resultar completamente ineficaz. [3]
Además, tener una amplia variedad de frecuencias hace que ELINT sea mucho más difícil. Si en el funcionamiento normal sólo se utiliza un determinado subconjunto de las posibles frecuencias, al adversario se le niega 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 sólo cuatro de los klistrones se usaban en tiempos de paz, para negar a la Unión Soviética cualquier información sobre qué señales se usarían 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 de tubo. A medida que se redujo su tamaño gracias a una mejor fabricación, incluso los primeros sistemas se actualizaron para ofrecer más frecuencias. Estos, sin embargo, generalmente no se podían activar 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 juez de línea, 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 único sistema basado en tubos. Este espacio podría usarse para emisoras adicionales y ofrecer cierta agilidad incluso en unidades más pequeñas.
Los radares de matriz pasiva de escaneo electrónico (PESA), introducidos en la década de 1960, utilizaban una única fuente de microondas y una serie de retardos para impulsar una gran cantidad de elementos de antena (la matriz) y dirigir electrónicamente el haz del radar cambiando ligeramente los tiempos de retardo. El desarrollo de amplificadores de microondas de estado sólido, JFET y MESFET , permitió reemplazar el klistrón por varios amplificadores separados, cada uno de los cuales impulsaba un subconjunto del conjunto 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 matrices activas escaneadas electrónicamente (AESA) evolucionó aún más este proceso. En un PESA la señal de transmisión es una única frecuencia, aunque esa frecuencia se puede cambiar fácilmente de un pulso a otro. En 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 una frecuencia determinada. La unidad de radar sabe qué frecuencias se transmiten y amplifica y combina sólo esas señales de retorno, reconstruyendo así un único y potente eco en la recepción. [3] Un adversario, que no sabe qué frecuencias están activas, no tiene señal para 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 emisores/receptores, uno para cada elemento de antena. [5]
La razón por la que se pueden utilizar varios teléfonos móviles al mismo tiempo en un mismo lugar se debe al uso del salto de frecuencia . Cuando el usuario desea realizar una llamada, el teléfono celular 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 de frecuencia ágil pueden ofrecer las mismas ventajas. En el caso de que varias aeronaves operen en el mismo lugar, los radares pueden seleccionar frecuencias que no están en uso para evitar interferencias. Sin embargo, esto no es tan sencillo como en el caso de un teléfono móvil, porque lo ideal es que los radares cambien sus frecuencias de funcionamiento con cada pulso. Los algoritmos para seleccionar un conjunto de frecuencias para el siguiente pulso no pueden ser verdaderamente aleatorios si se quiere 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 fuertemente la lluvia o, alternativamente, ver a través de ella. Cambiando las frecuencias de un lado a otro se puede crear una imagen compuesta del tiempo.