IFF Mark III

El IFF Mark I fue el primer sistema IFF en utilizarse experimentalmente, con un pequeño número de unidades instaladas en 1939. El Mark I era un sistema sencillo que escuchaba señales en la  banda de 5 metros utilizada por los radares Chain Home y respondía emitiendo un pulso corto en la misma frecuencia. En la estación Chain Home, esta señal se recibía ligeramente después del reflejo de la señal de transmisión de la propia estación, y era más potente. Como resultado, el punto de la aeronave en la pantalla del radar se hacía más grande y se extendía. El mismo punto se producía si el radar estaba rastreando un grupo de objetivos en formación, por lo que el transpondedor también tenía un interruptor motorizado que encendía y apagaba la señal, provocando que el punto oscilara en la pantalla. El Mark I se utilizó únicamente de forma experimental, completándose aproximadamente 50 conjuntos en total. ^{[ 1 ]}

El problema con el Mark I era que operaba solo en la  frecuencia Chain Home de 23 MHz. Para 1939 ya se estaban introduciendo varios otros radares que operaban en diferentes frecuencias, en particular los 75  MHz utilizados por el radar GL Mk. I y los 43  MHz utilizados por el radar Tipo 79 de la Royal Navy . Para solucionar esto, el desarrollo del IFF Mark II comenzó en octubre de 1939 y las primeras unidades estuvieron disponibles a principios de 1940. ^{[ 2 ]} Este utilizaba un complejo sistema mecánico para seleccionar entre varios sintonizadores de radio separados y barrer la banda de frecuencias de cada uno, asegurando que escucharía la señal de radar de cualquiera de los sistemas en servicio en algún momento del ciclo de 10 segundos. ^{[ 3 ]} El Mark II fue el primer sistema en ser desplegado operativamente, ^{[ 4 ]} y estaba ampliamente extendido a finales de 1940.

Incluso mientras se desplegaba el Mark II, era evidente que la cantidad de radares que se estaban introduciendo pronto presentaría un problema incluso para ese sistema. ^{[ 5 ]} En 1940, Freddie Williams sugirió que los sistemas IFF deberían operar en su propia banda de frecuencia en lugar de intentar escuchar todos los radares posibles que pudieran aparecer. ^{[ 6 ]} Esto también tendría la ventaja de que la electrónica de radio sería mucho más simple, eliminando el complejo interruptor mecánico y los múltiples sintonizadores. En ese momento no se consideró un problema lo suficientemente grave como para justificar un cambio; en cambio, a los Mark II se les asignarían diferentes sintonizadores según los radares que se esperaba que encontraran. No pasó mucho tiempo antes de que hubiera una profusión de diferentes versiones del Mark II que cubrían diferentes combinaciones de radares. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Tras la introducción en 1941 del magnetrón de cavidad que operaba en el  rango de 3 GHz, este proceso no pudo continuar. Estas frecuencias requerían una electrónica completamente diferente para su detección y amplificación. Fue entonces cuando la sugerencia de Williams se tomó en serio por primera vez. Durante el desarrollo del nuevo Mark III en 1941, Vivian Bowden estuvo a cargo. La conversión del Mark II a este nuevo concepto fue sencilla; simplemente retiraron todo el equipo de sintonización existente y lo reemplazaron por uno mucho más simple, sintonizado a una sola banda. La banda elegida fue de 157 a 187  MHz, que el sintonizador motorizado recorría cada dos segundos. ^{[ 9 ]}

Las cosas no eran tan sencillas para la estación de radar. Dado que la señal de radar ya no era el disparador del transceptor IFF, fue necesario añadir un nuevo transmisor, conocido en la terminología británica como interrogador . Para asegurar que las señales permanecieran sincronizadas con el radar, el interrogador tenía una entrada de disparo que recibía una pequeña cantidad de la señal de radar, de modo que la estación terrestre emitía su pulso de interrogación al mismo tiempo que la señal principal del radar. El transpondedor de la aeronave recibía y retransmitía el pulso de interrogación. Esta señal era recibida por el receptor en la estación de radar. El segundo transmisor y receptor pronto dieron origen al nombre de " radar secundario ", que se sigue utilizando hasta el día de hoy. ^{[ 6 ]}

Este cambio también aportó dos ventajas adicionales. Las señales de radar solían estar polarizadas horizontalmente, lo que mejoraba la interacción con la superficie terrestre o marina. Esto también implicaba que la antena del avión debía ser idealmente horizontal. Esto no era fácil de lograr; en el Supermarine Spitfire , por ejemplo, la antena se extendía a lo largo del fuselaje hacia la cola y solo funcionaba correctamente si el avión volaba aproximadamente perpendicular al radar, de modo que la antena fuera visible. Con el cambio a un transmisor independiente, la señal podía polarizarse verticalmente. Las antenas Mark III eran simples unipolos de un cuarto de onda que se proyectaban hacia abajo desde la parte inferior del avión, lo que proporcionaba una excelente recepción omnidireccional siempre que el avión no estuviera boca abajo. ^{[ 10 ]}

La otra ventaja era que el pulso de retorno ya no tenía que ser corto ni único. Con el Mark II, las señales IFF se mostraban en la misma pantalla que las señales de radar, por lo que si el IFF devolvía demasiadas señales o si estas eran demasiado largas, podían ocultar los pulsos a otras aeronaves en la pantalla. Con el Mark III, la señal se recibía por separado y no tenía que enviarse a la misma pantalla. Generalmente, la señal se enviaba a través de un inversor y luego a un segundo canal del tubo de rayos catódicos del radar . El resultado era una pantalla de radar normal en la mitad superior (o inferior) de la pantalla y una segunda pantalla similar debajo (o encima) con solo las señales IFF. Esto permitió al Mark III enviar pulsos más largos, ya que ya no se superponían con los reflejos de las aeronaves que estaban por encima del eje. Esto facilitó la visualización de las señales y permitió modificarlas para identificar aeronaves individuales o proporcionar seguridad. ^{[ 11 ]}

Otro problema que se observó en el Mark II a medida que aumentaba el número de radares en uso era que la cantidad de señales de interrogación recibidas comenzaba a saturar la capacidad de respuesta del transpondedor. Un problema relacionado dificultaba el seguimiento de objetivos distantes; en el caso de que dos aeronaves fueran interrogadas por un solo radar, sus respuestas no se superponían porque la aeronave más distante no se activaba hasta que la señal la alcanzaba posteriormente. Sin embargo, si la aeronave más cercana era interrogada por más de un radar, sus respuestas a esos otros radares podían ocurrir al mismo tiempo que la respuesta de la otra aeronave al primero, enmascarándola. El Mark III solucionó ambos problemas. El primero se abordó añadiendo un retardo para que el transpondedor respondiera solo después de recibir 4, 5 o 6 pulsos. ^{[ 11 ]} El segundo era algo más complejo; a medida que aumentaba la tasa de interrogación, el Mark III comenzó a reducir su señal de salida, de modo que las señales de las aeronaves más distantes no se enmascararan. ^{[ 12 ]}

El nuevo diseño también incluía varias mejoras de detalle, sobre todo una nueva fuente de alimentación para el transpondedor. Esto permitía a las tripulaciones ajustar la intensidad de la señal de retorno mientras la aeronave estaba en tierra (o en la cubierta de un portaaviones ) y no era necesario realizar ajustes en vuelo. Esto mejoró considerablemente la fiabilidad del sistema. ^{[ 10 ]}

Poco después de que Bowden asumiera el desarrollo del Mark III, fue convocado por el Comandante en Jefe del Mando de Caza, Hugh Dowding . Dowding declaró

Bueno, el sábado pasado por la noche, un bombardero Stirling regresó de un ataque al Ruhr. Se perdió y se supuso que era hostil. Dos Beaufighters fueron a interceptarlo. Uno de ellos lo derribó, y luego el otro Beaufighter lo derribó a su vez. ¡Dos aviones y una docena de vidas perdidas! ¿Qué vas a hacer al respecto? ^{[ 12 ]}

Respondieron trabajando día y noche hasta completar el sistema, que se "introdujo rápidamente" y entró en producción en Ferranti en Manchester. ^{[ 12 ]} Se llevó a cabo una gran prueba en Pembrokeshire con transpondedores instalados en todo tipo de aeronaves. Esta exitosa demostración fue una de las razones por las que la Fuerza Aérea del Ejército de los EE. UU . seleccionó el Mark III para sus propias aeronaves, en lugar de sus propios diseños, que eran algo más sofisticados. Esto dio lugar a un esfuerzo masivo de producción en los EE. UU., donde Bowden fue enviado para ayudar a ponerlo en marcha. En un momento dado, Hazeltine Corporation estaba fabricando más unidades IFF que todos los demás radares de los EE. UU. juntos. ^{[ 12 ]}

El IFF solo funciona si la aeronave interrogada lo lleva; esto dificulta el cambio de un IFF a otro, ya que debe realizarse de forma definitiva en cualquier área de operaciones. Esto era casi imposible de organizar y generó gran confusión. Por ejemplo, durante la Operación Avalanche en septiembre de 1943, el crucero antiaéreo HMS Delhi  informó que, durante un mes, interrogaron a aeronaves Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN y Mark III, así como a muchas aeronaves amigas que no mostraban ningún IFF. ^{[ 8 ]} El Mark III todavía se consideraba un éxito relativo durante esta época. ^{[ 13 ]}

Una de las pocas modificaciones al Mark III básico fue el Mark IIIG, también conocido como ARI.5131 en el Reino Unido o SCR-695 en los EE. UU. ^{[ 14 ]} Este combinaba el transpondedor Mark III normal con un segundo sintonizado a la frecuencia de los radares de control terrestre más nuevos, en particular el AMES Tipo 7 a 209  MHz. Se utilizaba un interruptor motorizado para activar la segunda frecuencia durante 1/5 de segundo, una vez por segundo. Esto producía una señal similar a la del Mark I original, pero debido a que el Tipo 7 utilizaba una pantalla indicadora de posición en planta , el resultado era una serie de pequeños pulsos a cada lado del retorno del objetivo. Esto se conocía como la "corona de espinas". ^{[ 12 ]} Una versión posterior, Mark IIIQ o ARI.5640, no parece haber sido desplegada. ^{[ 15 ]}

James Rennie Whitehead utilizó la electrónica Mark III para producir balizas que respondían en la  frecuencia de 176 MHz del radar ASV Mk. II . Estas se colocaron en bases navales y aeródromos del Fleet Air Arm , lo que permitió a las aeronaves utilizar sus radares antibuque como sistemas de navegación de largo alcance. ^{[ 12 ]} Como solo respondían a una única frecuencia, eran más parecidas a la Mark I original en un sentido técnico, pero utilizaban los componentes internos de la Mark III para obtener todas las ventajas de la electrónica y la capacidad de producción más modernas. Cuando se introdujo el Sistema de Baliza de Aproximación Ciega  (BABS) en 173,5 MHz, las balizas ASV tuvieron que trasladarse a 177  MHz. ^{[ 16 ]} Un sistema similar para aeródromos de la RAF fue rápidamente adoptado por los cazas nocturnos , que operaban en los 212  MHz del AI Mark IV que llevaban. ^{[ 17 ]}

Para utilizar el sistema, la aeronave volaría primero en dirección aproximada al aeródromo para que sus señales de radar impactaran en el transpondedor. El transpondedor respondería entonces a los pulsos del radar del caza, proporcionando una potente señal que podía recibirse a distancias de hasta 160 km (100 millas ) . La señal era recibida por dos antenas orientadas ligeramente a la izquierda o a la derecha de la dirección de vuelo, y comparando la longitud de los pulsos resultantes en la pantalla del radar , el operador podía indicar al piloto en qué dirección girar para apuntar directamente hacia él. ^{[ 18 ]} 

En junio de 1941, Robert Hanbury Brown utilizó una versión a batería del mismo equipo en una demostración para el Comando de Cooperación del Ejército de la RAF . Les indicó que escondieran el transpondedor en cualquier lugar dentro de un radio de 24 km (15 millas ) de su cuartel general en Bracknell . Su Bristol Blenheim de la RAF no solo lo encontró fácilmente, sino que también atrajo la atención de un caza nocturno que casualmente sobrevolaba la zona y vio una señal extraña en su pantalla. Cuando los observadores del Comando de Cooperación se quejaron de que se trataba de una trampa, su Blenheim repitió la hazaña una segunda vez después de que el transpondedor fuera movido. ^{[ 19 ]} 

El desarrollo posterior de este concepto básico condujo al sistema de radar transpondedor Rebecca/Eureka . El único cambio importante con respecto al concepto original de la baliza fue responder en una segunda frecuencia, para evitar el ruido creado por la señal de radar original que se reflejaba en el suelo. Esto requirió un cambio similar en el radar para recibir esta segunda frecuencia. Los transpondedores, conocidos como Eureka, fueron lanzados a grupos de la resistencia en la Europa ocupada, lo que les permitió guiar con precisión a las aeronaves equipadas con Rebecca que lanzaban suministros y agentes. ^{[ 20 ]} Dado que el sistema no emitía ninguna señal hasta que la aeronave encendía su radar, y solo durante unos minutos durante el lanzamiento, eran muy seguros, ya que los operadores de radio alemanes no tenían mucho tiempo para usar un radiogoniómetro en las señales. ^{[ 12 ]}

En 1943 se introdujo un sistema similar llamado "Walter". Se trataba de una versión reducida del sistema de balizas que se transportaba a bordo de las balsas salvavidas de los aviones y se activaba si estas amerizaban. Esto permitía a los aviones de búsqueda y rescate localizar el avión accidentado desde muy lejos. ^{[ 21 ]} En la práctica, estos sistemas resultaron útiles, pero variables; el sistema debía ser pequeño y ligero, lo que hacía que su rendimiento no fuera el ideal. ^{[ 22 ]}

Casi al mismo tiempo, se instalaron balizas de localización terrestres en aeronaves del Comando Costero que operaban en el área del Mediterráneo . Estas instalaciones se conocían como "Rooster". Las aeronaves que realizaban patrullas no atacaban directamente a los objetivos, sino que activaban su Rooster y los seguían. Esto hacía que apareciera un punto en las pantallas de radar ASV Mark II de todas las demás aeronaves , que luego utilizaban para localizar el área indicada. Estas balizas IIF Mark IIIG(R) (de Rooster) permitían a las aeronaves converger en masa . ^{[ 22 ]}

Aunque muy exitoso, el Mark III tenía sus propios problemas. El principal era que respondía a cualquier señal en una amplia gama de frecuencias alrededor de 180  MHz. Un enemigo que supiera esto podría enviar señales aleatorias en esta banda y recibir información sobre la posición de cualquier aeronave equipada con un transpondedor Mark III. Un problema menos importante fue que, a medida que mejoraba la electrónica, se hizo posible operar en frecuencias más altas en la región UHF , lo que permitió el uso de antenas más pequeñas y, por lo tanto, una menor resistencia aerodinámica en la aeronave. ^{[ 23 ]}

El Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) ya había estado trabajando en dispositivos similares a los IFF antes de su introducción en el Mark II. Su sistema utilizaba frecuencias separadas de 470  MHz desde la estación terrestre y 493,5  MHz para la respuesta de la aeronave. Esta separación de frecuencias implicaba el uso de transmisores y receptores separados, lo que hacía que los conjuntos fueran más complejos, pero tenía la importante ventaja de que la respuesta de una aeronave no podía activar las unidades IFF de las aeronaves cercanas. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Cuando los radares Mark II y Mark III entraron en servicio, el diseño del NRL recibió el nombre de Mark IV. ^{[ 26 ]} La frecuencia seleccionada resultó ser cercana a las frecuencias utilizadas por el radar alemán Würzburg . Existía la preocupación de que un Würzburg pudiera activar el Mark IV y provocar una respuesta en su pantalla, revelando inmediatamente la presencia del sistema y sus frecuencias de funcionamiento. Por esta razón, el Mark IV se mantuvo en reserva en caso de que el Mark III se viera comprometido. Esto ocurrió muy tarde en la guerra, pero demasiado tarde para ser una preocupación. Algunos Mk. IV se utilizaron en el Teatro del Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial, pero nunca se utilizaron en Europa. ^{[ 23 ]}

Bowden permaneció en Estados Unidos y se unió al grupo NRL en 1942 para comenzar el desarrollo del Mark V, una versión mejorada que más tarde se conocería como la Baliza de las Naciones Unidas o UNB. Esta pasó a operar en frecuencias aún más altas, entre 950 y 1150  MHz, dividiendo esta banda en doce "canales" independientes. Esto permitía a los operadores terrestres instruir a las aeronaves para que cambiaran su transpondedor a un canal específico, asegurándose así de recibir las señales de su interrogador y no de una emisora ​​enemiga. El sistema también incluía muchas más variaciones en la señal de retorno, lo que permitía a los operadores terrestres establecer un código de día e ignorar las señales que no respondieran con el código correcto. ^{[ 27 ]}

En aquel entonces, el Contralor de Investigación y Desarrollo de la Armada era el Almirante Ernest King , quien otorgó la máxima prioridad nacional al desarrollo del UNB. Para albergar al equipo de desarrollo, se construyó un nuevo edificio de 5600 m² (60 000 pies cuadrados ) ^por una enorme cuadrilla de trabajadores que trabajaba las 24 horas. A diferencia del desarrollo del Mark III, que contaba con un equipo de unas pocas docenas de personas, el equipo del UNB era más de diez veces mayor. Los primeros sistemas estuvieron disponibles en agosto de 1944, pero el fin de la guerra en 1945 puso fin a los esfuerzos principales. Las pruebas continuaron y se completaron en 1948. ^{[ 27 ] [ 23 ]} 

El Mark III fue finalmente reemplazado a principios de la década de 1950 por el IFF Mark X. Este pasó a utilizar frecuencias aún más altas: 1030  MHz para la interrogación y 1090  MHz para las respuestas. El uso de frecuencias separadas ayudó a reducir la diafonía entre los componentes electrónicos. Las versiones posteriores incluyeron la "Función de Identificación Selectiva" (o "Instalación"), o SIF por sus siglas en inglés. Esto introdujo la capacidad de responder solo a un patrón específico de pulsos del interrogador y responder con un conjunto de pulsos personalizado similar. Esto dificultó enormemente que un enemigo activara el IFF sin conocer el código adecuado. ^{[ 24 ]}

El hecho de que la Unión Soviética hubiera recibido 500 unidades Mark III era motivo de gran preocupación para los planificadores de la Armada estadounidense. Se suponía que los soviéticos usarían estas unidades durante la Guerra de Corea , lo que generó inquietud ante la posibilidad de que un portaaviones fuera atacado por un grupo de aviones con sistemas de identificación amigo-enemigo (IFF) adecuados. En mayo de 1951, la Fuerza Aérea del Lejano Oriente de Estados Unidos ordenó a sus unidades que no dieran por sentado que un avión con el sistema Mark III fuera amigo. ^{[ 28 ]}

Para entonces, Estados Unidos ya había comenzado la transición al Mark X, aunque esto causó tanta confusión como la transición al Mark III. Los buques británicos y de la Commonwealth aún no habían iniciado esta conversión. El resultado fue un incidente de fuego amigo el 23 de junio de 1950, cuando el HMS Hart  abrió fuego contra dos P-51 Mustang al caer bombas cerca. En julio de 1951, Scott-Moncrieff declaró que «la identificación ha sido uno de los aspectos más insatisfactorios de esta guerra» y en agosto se decidió tratar a todas las aeronaves como amigas para evitar incidentes de fuego amigo . ^{[ 29 ]}

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