Radar tipo 271

La Marina Real tuvo conocimiento de los experimentos de radar de Robert Watson-Watt en 1935 y comenzó a explorar rápidamente el uso del radar para fines navales. A diferencia del Ministerio del Aire , que no contaba con una estructura electrónica formal en aquel entonces, el Departamento Experimental de la Marina en Portsmouth era un referente en diseño electrónico y pudo desarrollar rápidamente una serie de radares para uso naval. En 1938, su radar Tipo 79 fue el primer radar naval en entrar en servicio. ^{[ 1 ]}

En aquel entonces, la única electrónica de radiofrecuencia de alta potencia operaba en las bandas de onda corta , con longitudes de onda medidas en metros. Las válvulas existentes ( tubos de vacío ) podían operar a un máximo absoluto de 600 MHz ( longitud de onda de 50 cm), pero operar cerca de este rango resultaba en una eficiencia y potencia de salida muy bajas. ^{[ 2 ]} La mayoría de los esfuerzos se centraron en longitudes de onda mucho más largas, de varios metros o más, donde ya existía electrónica comercial para transmisiones de onda corta. ^{[ 3 ]}  

Por diversas razones, las antenas deben tener un tamaño determinado en relación con la longitud de onda de sus señales, siendo el dipolo de media onda un diseño común. Esto significaba que las antenas de radar de esta época debían tener varios metros de diámetro para ofrecer un rendimiento aceptable. El prototipo Tipo 79X, instalado experimentalmente en el dragaminas HMS Saltburn en octubre de 1936, utilizaba una  longitud de onda de 4 m, lo que requería que las antenas se tendieran entre los mástiles del barco. Su orientación solo era posible girando el barco por completo. Para mejorar la potencia,  se desarrolló una versión con una longitud de onda aún mayor, de 7 m, para el HMS Sheffield , que proporcionaba entre 15 y 20  kW de potencia. Su antena podía girar, pero era enorme y pesada. ^{[ 4 ]}

En febrero de 1940, John Randall y Harry Boot construyeron un magnetrón de cavidad funcional que pronto produjo 1  kW de potencia a una longitud de onda de tan solo 10  cm en un dispositivo del tamaño aproximado de una caja de zapatos. Un dipolo de media onda para esta longitud de onda medía solo 5 centímetros (2,0 pulgadas) de largo y podía instalarse fácilmente en casi cualquier barco o aeronave. Representó un enorme avance en el rendimiento, y el desarrollo del radar de microondas por parte de todos los sectores comenzó de inmediato. Si bien el magnetrón resolvió el problema de generar señales de onda corta con alta potencia, esto por sí solo no constituye un sistema de radar completo. También se necesita un detector de señales de radio que pueda operar a frecuencias igualmente altas, cables capaces de transportar esa señal a la antena de manera eficiente y una serie de otros desarrollos. ^{[ 5 ]} 

La Armada se encontraba en una posición particularmente ventajosa para aprovechar el magnetrón, ya que el Laboratorio de Válvulas formaba parte de su Departamento Experimental. En 1939, el Laboratorio de Válvulas pasó a estar a cargo del Comité para la Coordinación del Desarrollo de Válvulas (CDV), liderando el desarrollo de nueva tecnología de válvulas para todas las fuerzas armadas del Reino Unido. El Laboratorio de Válvulas lideró el desarrollo del klistrón de reflexión sintonizable, que proporcionaba la señal de frecuencia intermedia necesaria para un receptor superheterodino que operaba en frecuencias de microondas, mientras que el Centro de Investigación de Telecomunicaciones (TRE), el brazo de investigación del Ministerio del Aire, introdujo un detector de cristal de silicio-tungsteno que generaba las señales de alta frecuencia adecuadas para el klistrón de reflexión. ^{[ 5 ]}

En julio de 1940, llegaron a los talleres experimentales del TRE muestras de todos estos dispositivos, junto con magnetrones más potentes que funcionaban entre 5 y 10  kW. Herbert Skinner ensambló las distintas piezas sobre una mesa para producir el primer radar de microondas funcional. Este utilizaba el magnetrón NT98 actualizado, que producía 5  kW de potencia. Lo demostraron haciendo que una persona montara en bicicleta delante del dispositivo mientras sostenía una placa metálica. Esta prueba demostró la capacidad del nuevo radar para detectar objetivos incluso cuando estaban muy cerca del horizonte, algo que los diseños anteriores no podían hacer debido a los reflejos del suelo que la señal de microondas, altamente focalizada, evitaba. El Ministerio del Aire y el Almirantazgo emprendieron de inmediato el desarrollo de radares de producción basados ​​en este diseño. ^{[ 5 ]}

Desde 1940, la posibilidad de un ataque aéreo contra el Departamento Experimental se consideró seria, pero no fue hasta finales de ese año que se inició el traslado. En marzo de 1941, el Departamento Experimental se convirtió en el Establecimiento de Señales del Almirantazgo (ASE), nombre que conservó durante el resto de la guerra. En agosto, el ASE se trasladó a Lythe Hill House en Haslemere , más cerca de Londres . ^{[ 6 ]}

Si bien el desarrollo del radar de la Armada avanzaba a pasos agigantados, su uso operativo en la Batalla del Atlántico no comenzó hasta 1941. Durante el verano y el otoño de 1940, un período posterior a la caída de Francia que los alemanes denominaron más tarde la Primera Época Feliz , las pérdidas británicas en el Atlántico Norte alcanzaron niveles insostenibles. ^{[ 5 ]}

Un informe sobre el estado de la guerra submarina en curso , publicado en septiembre, señalaba que el 70 % de todos los ataques exitosos de submarinos se realizaban de noche y en superficie. Esto era posible porque el radar Asdic no podía detectar un submarino en superficie, y los radares disponibles en ese momento eran demasiado grandes para instalarlos en las escoltas más comunes. ^{[ 7 ]} Durante esta amplia "Reunión de Protección Comercial", el Primer Ministro aprobó la solicitud de "Desarrollar un sistema de radar eficiente para escoltas antisubmarinas de superficie y aéreas", otorgándole la máxima prioridad nacional. ^{[ 7 ]}

En octubre de 1940, un equipo de la ASE, bajo la dirección de Stenhard Landale, fue enviado a los laboratorios del TRE en Swanage para estudiar sus dispositivos de acoplamiento. ^{[ 8 ]} Para entonces, el TRE tenía dos sistemas en funcionamiento y el segundo podía montarse en un remolque. Cuando se probó en el acantilado costero cerca de los laboratorios, este radar detectó con éxito barcos pequeños en la bahía de Swanage. El equipo de la Armada desarrolló su propia versión del prototipo, conocida solo como "Aparato C", que se probó por primera vez en el remolque el 8 de diciembre de 1940. ^{[ 9 ]}

La antena, compuesta por dos reflectores parabólicos , funcionaba bien en la cima de un acantilado, pero no funcionaría bien más cerca de la superficie, como ocurriría en el caso de una instalación en un barco. En este caso, el ángulo bajo entre la antena y las olas del mar provocaría retornos espurios, o " ruido ", que podrían ocultar un objetivo. Herbert Skinner, quien dirigía el desarrollo de antenas en el TRE, se encargó de probar los diseños existentes a diversas altitudes. Durante una serie de pruebas entre el 15 y el 17 de diciembre, Skinner utilizó el "Aparato B" del TRE contra el pequeño barco Titlark y demostró el seguimiento a 9 millas (14 km) en la cima del acantilado de 250 pies (76 m) , a 5 millas (8,0 km) en Peveril Point, de 60 pies (18 m) , y a 3,5 millas (5,6 km) a 20 pies (6,1 m) . ^{[ 9 ]}      

Otro problema sería mantener la señal de los haces de luz estrechos sobre el objetivo mientras el barco se balanceaba y cabeceaba en el mar. Bernard Lovell sugirió que la solución sería usar una antena con un haz horizontal estrecho, como las parábolas que estaban usando, pero con poco enfoque vertical. Esto crearía un haz en forma de abanico que se extendería unos 80  grados verticalmente y que continuaría iluminando el objetivo mientras el barco con el radar se movía entre las olas. ^{[ 9 ]} El diseño resultante se conoció como una " antena de queso " debido a su parecido con una sección cortada de una rueda de queso. Un prototipo se montó en el remolque del Almirantazgo el 19 de diciembre y se remolcó a la playa para su prueba. ^{[ 10 ]}

La urgencia del programa de desarrollo queda patente en el hecho de que ya se había realizado un pedido de 12 unidades al laboratorio de comunicaciones del Almirantazgo en Eastney (cerca de Portsmouth). Inicialmente conocidos simplemente como Tipo 271, estos modelos fueron posteriormente denominados 271X para indicar su condición de prototipo. ^{[ 10 ]}

Los cables coaxiales utilizados para transmitir la señal del radar al receptor perdían aproximadamente 22  dB por cada 30 m (100 pies) de longitud a frecuencias de microondas. Incluso a distancias cortas, esto resultaba en pérdidas inaceptables. La solución consistió en colocar el transmisor y las etapas iniciales del receptor en la parte posterior de las antenas, dentro de una caja metálica, reduciendo la longitud del cableado a aproximadamente 0,3 m (1 pie ) . Sin embargo, el oscilador local , un klistrón de reflexión, debía montarse en la estación del operador, ya que requería sintonización manual periódica. Esto limitaba la distancia máxima entre el receptor principal y las antenas a unos 6,1 m (20 pies ) . Este problema se resolvió colocando la cabina del operador directamente debajo de la antena. ^{[ 11 ]}   

El único otro cambio significativo entre el Aparato C y el 271X fue una modificación menor de la antena: se recortaron los bordes exteriores para reducir su anchura y se aumentó ligeramente la distancia entre las placas superior e inferior de 9 a 10 pulgadas (230 a 250 mm) para compensar la ligera pérdida de rendimiento derivada del recorte. ^{[ 12 ]} Este nuevo diseño de antena se conocía como Outfit ANA. ^{[ 13 ]} La antena se colocaba sobre una plataforma giratoria que se rotaba manualmente alrededor del eje vertical mediante un eje de transmisión que atravesaba el techo de la cabina del operador del radar y terminaba en un volante de automóvil. Debido a que los cables coaxiales que transportaban la señal a la cabina tenían un margen de movimiento limitado, las antenas estaban limitadas a unos 200 grados de rotación, sin poder apuntar hacia atrás. ^{[ 14 ]}  

Para proteger el sistema de las inclemencias del tiempo, se construyó un radomo cilíndrico con metacrilato , que en aquel entonces era el único material conocido transparente a las microondas con suficiente resistencia mecánica. El sistema utilizaba varios paneles planos unidos por una estructura de teca . La disposición resultante se parecía mucho a una linterna, lo que rápidamente le valió el apodo de ^{[ 15 ] .}

En una reunión celebrada el 11 de febrero de 1941, el pedido de prototipos en Eastney se incrementó con otras 12 unidades, y se realizó un pedido de 100 juegos de producción a Allen West and Company. En la misma reunión, la corbeta HMS Orchis, de la clase Flower, recién terminada , se reservó para las pruebas de mar. El primer lote de prototipos se completó a finales de febrero de 1941, lo que dio lugar a un pedido posterior de otros 150 juegos. ^{[ 16 ]}

El sistema se instaló rápidamente en el Orchis y comenzó las pruebas en el estuario del Clyde el 25 de marzo de 1941. Montado a la altura del mástil de 11 metros (36 pies) , el sistema podía rastrear un pequeño submarino a 3700 metros (4000 yardas ) y registró algunas señales hasta 4600 metros (5000 yardas ) . En condiciones de mar más adversas, el alcance máximo se redujo a 4000 metros (4400 yardas ) . Si bien este alcance era menor que el alcanzado con los sistemas experimentales en Swanage, se consideró operativamente útil y, en cualquier caso, era mucho mayor que el alcance visual nocturno. Se le indicó a Allen West que siguiera adelante con el diseño actual para los modelos de producción. ^{[ 17 ]}    

Tras las exitosas pruebas en el Orchis , Eastney continuó produciendo el pedido original y estrechó lazos con Allen West en los modelos de producción. En septiembre de 1941, se habían equipado 32 corbetas y un pequeño número de otros buques, incluidos el acorazado HMS King George V , el crucero HMS Kenya y el arrastrero naval Avalon . El sistema no era adecuado para su instalación en la mayoría de los destructores o cruceros porque requería que la sala de recepción estuviera directamente debajo de la antena, y la mayoría de los buques de ese tamaño tenían mástiles grandes que ocupaban la superficie adecuada del techo. ^{[ 12 ]}

Durante 1941, se lograron grandes avances en la electrónica de microondas y se introdujeron constantemente nuevas soluciones a los problemas. Varios de estos cambios se incorporaron a los modelos de producción a medida que finalizaba la serie de prototipos. ^{[ 12 ]}

Una de estas mejoras fue el klistrón de reflexión CV35, que reemplazó al NR89 anterior del 271X. El CV35 tenía una eficiencia del 3 al 4%, en comparación con el 1% original, y por lo tanto producía aproximadamente tres veces la señal de salida para cualquier entrada dada. Esto permitió extender la distancia entre la antena y el receptor hasta 12 m (40 pies ) , ofreciendo mucha más flexibilidad en las opciones de montaje. El CV35 también era eléctricamente más estable y facilitaba mucho la sintonización del sistema. ^{[ 12 ]} Los equipos que utilizaban el CV35 se conocían inicialmente como 271X Mark II, pero en marzo de 1942 se les cambió la designación a 271 Mark II, eliminando la X. ^{[ 18 ]} 

La disposición original de la antena se mantuvo para los 271 de producción, pero el montaje se modificó para producir el Outfit ANB. ^{[ 13 ]} Se realizaron experimentos adicionales que reemplazaron el eje de transmisión directa que el operador utilizaba para girar las antenas con un cable Bowden para permitir que la cabina estuviera alejada de la antena. Al mismo tiempo, los componentes electrónicos que permanecieron montados en la antena se rediseñaron para que fueran lo más pequeños posible, reduciendo así el peso. Con estos cambios, ahora era posible montar la antena de forma remota, lo que la hacía adecuada para su uso en destructores. En su uso típico, la antena se montaba a la altura de 55 pies (17 m) en el mástil. ^{[ 12 ]} En agosto de 1941, las unidades con este tipo de transmisión fueron renombradas como Tipo 272. ^{[ 18 ]} 

El Tipo 272 también se montó en cruceros, pero en esta función se descubrió un nuevo problema: la explosión de los cañones principales era lo suficientemente fuerte como para tender a agrietar el plexiglás del radomo. Esto no se solucionó del todo hasta 1943, cuando se introdujo un radomo completamente nuevo. ^{[ 18 ]}

El cambio a la antena de queso resultó en una pérdida de rendimiento, pero inevitable debido al cabeceo y balanceo de los barcos. Este no fue el caso en los barcos más grandes, donde los movimientos más lentos de las olas permitieron compensar los efectos mediante un estabilizador mecánico. Esto llevó a realizar experimentos con los espejos parabólicos originales de 3 pies (0,91 m) de diámetro utilizados en los equipos TRE para su uso en barcos más grandes. Estos proporcionaron una ganancia de 250, mucho mayor que la de las antenas de queso. Combinado con el montaje más alto en el mástil, se esperaba que este sistema ofreciera un alcance de detección significativamente mayor. Se entregaron seis sistemas prototipo en agosto de 1941, denominados Tipo 273. La primera instalación de producción se realizó en el HMS Nigeria a finales de año. ^{[ 19 ]} 

En octubre de 1941, el Comando del Mediterráneo solicitó una solución para detectar los torpedos humanos italianos que atacaban buques en Gibraltar y Alejandría . Se proporcionó una versión modificada del Tipo 273, eliminando el sistema de estabilización (innecesario en tierra) y aumentando la altura de los reflectores a 1,4 metros (4,5 pies ) , lo que mejoró la ganancia a 575. Se construyeron varios sistemas de este tipo, denominados Tipo 273S (por Shore), y se entregaron en 1942. Se realizó una modificación adicional para la base de Saebol, Islandia, debido a los fuertes vientos en esa zona. Este Tipo 273M se montó sobre un soporte de cañón para mayor estabilidad. En las pruebas realizadas el 29 de septiembre de 1942, el 273M demostró un alcance de 92.000 yardas (84.000 m) contra un arrastrero desde su ubicación a 1.520 pies (460 m) de altura, que está solo ligeramente por debajo del horizonte del radar de 96.000 yardas (88.000 m) . ^{[ 20 ]}    

Para el otoño de 1941, era evidente que la demanda de los nuevos radares superaba con creces sus tasas de producción previstas. Además de la demanda para los buques de guerra, el Ejército Británico los estaba adoptando para la defensa costera y el Ministerio del Aire estaba interesado en utilizarlos para el control del tráfico aéreo de corto alcance y la alerta temprana. El pedido inicial de 150 unidades a Allen West and Co. se incrementó a 350. ^{[ 20 ]}

Para acelerar la producción, se contrató a Metropolitan-Vickers para rediseñar las unidades electrónicas y facilitar su fabricación. El sistema original constaba de tres grandes gabinetes apilados verticalmente en dos filas. Los nuevos diseños, denominados modelo "P", utilizaban solo dos gabinetes montados en una única fila vertical. ^{[ 20 ]}

Para agilizar la instalación de los modelos P en los buques, se prefabricaron cabinas de radar completamente nuevas para cada buque que regresara del mar para su limpieza periódica de calderas. La instalación se realizó en dos etapas: durante una limpieza se preparó una nueva área del buque para el radar, y en su siguiente visita se izó a bordo una unidad completa mediante una grúa. ^{[ 20 ]}

En 1941, el Ministerio del Aire comenzó a trabajar en el indicador de posición en planta (PPI, por sus siglas en inglés), un nuevo tipo de pantalla de radar que producía una imagen bidimensional del espacio alrededor de la estación de radar. El PPI es lo que normalmente se considera una pantalla de radar, con una superficie circular y un haz visible que gira a su alrededor. Esta pantalla se utilizaba para facilitar la tarea de planificar una interceptación aérea, ya que tanto la aeronave objetivo como el interceptor aparecían en la misma pantalla, lo que permitía a los operadores dirigir fácilmente al interceptor. ^{[ 21 ]}

A finales de 1941, los laboratorios de Eastney comenzaron a adaptar el PPI para su uso con el Tipo 271. La pantalla facilitó enormemente el escaneo de la superficie, ya que el operador podía mover la antena hacia adelante y hacia atrás, y la pantalla mostraba todo el barrido en una sola imagen. Anteriormente, debían observar con atención los "puntos" en la pantalla mientras movían la antena y luego rotarla hacia adelante y hacia atrás con movimientos cada vez más pequeños para determinar el ángulo exacto. Ahora podían realizar un solo movimiento para generar una imagen de toda el área y medir el ángulo con respecto a los objetivos fuera de la pantalla. ^{[ 21 ]}

En febrero de 1942 , se instaló a bordo del King George V un sistema experimental de posicionamiento de punto (PPI) con una pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) de 300 mm (12 pulgadas ) . Para este experimento, se añadió un motor al eje flexible que hacía girar la antena, la cual rotaba automáticamente entre sus límites. El otro extremo del cable, que antes utilizaba el operador para mover manualmente la antena, se conectó a un síncrono que indicaba la dirección en la que apuntaba la antena. Esta señal se mezclaba con la de una brújula de indicación remota . La fase resultante de la señal de salida mezclada codificaba el ángulo entre la antena y el norte, y se utilizaba para accionar otro síncrono en las placas de deflexión del CRT. El resultado era una visualización estabilizada con el norte hacia arriba. ^{[ 21 ]} 

En las pruebas, el sistema demostró de inmediato su invaluable valor, y se firmó un contrato con EMI para lo que se conoció como "Outfit JE". La única diferencia entre el prototipo y los modelos de producción fue el uso de un tubo de rayos catódicos (CRT) más pequeño de 9 pulgadas (230 mm), lo que redujo el tamaño de la cabina del equipo resultante. ^{[ 21 ]} 

A medida que la instalación del 271 se generalizó a finales de 1941, los operadores comenzaron a notar un problema extraño: el reflejo de los barcos más grandes de un convoy hacía que grandes áreas de la pantalla quedaran inutilizables, creando un punto mucho mayor que el barco y ocultando los objetos cercanos. Estos se conocían como "ecos laterales", de los cuales no se había observado ningún indicio durante las operaciones iniciales. ^{[ 21 ]}

Las pruebas comenzaron en febrero de 1942 utilizando el HMS Guillemot , una balandra de la clase Kingfisher , y posteriormente se trasladaron al modelo de producción en el 271P del HMS Veteran en marzo. Estas revelaron rápidamente que el problema se debía a los pilares que sostenían el techo del cerramiento tipo linterna. ^{[ 21 ]} Se desarrolló un nuevo diseño completamente de metacrilato, que consistía en varios cilindros gruesos apilados verticalmente para producir un radomo completo. ^{[ 15 ]}

El primer ejemplar se instaló en el HMS Hesperus en noviembre de 1942, y toda la flota había sido modificada a finales de 1943. El radomo para los Tipo 273 tardó más en diseñarse, ya que era mucho más pesado y también tenía que soportar la explosión de los cañones al disparar, pero estos se convirtieron a finales de 1943. ^{[ 15 ]}

El desarrollo de las técnicas de microondas continuó a un ritmo acelerado durante 1941 y, a finales de año, se habían logrado varias mejoras significativas en la calidad de producción. Entre ellas se encontraba el tubo Sutton flexible , que permitía conmutar una señal de microondas entre dos cables, posibilitando así el uso de una sola antena tanto para la transmisión como para la recepción. Otra mejora fue la llegada de los primeros cristales semiconductores producidos en masa procedentes de Estados Unidos, que eran más pequeños y robustos que los modelos británicos. ^{[ 22 ]}

Lo más sorprendente de todo fue el nuevo diseño de magnetrón "con correa", una modificación aparentemente menor que produjo un enorme aumento en el rendimiento, permitiendo que una unidad del mismo tamaño que el NT98 original alcanzara eficiencias del orden del 40%, o incluso del 50 al 60% cuando se utilizaba con un imán nuevo y más potente. Esto conllevó un aumento correspondiente en la potencia de salida; sin cambiar la fuente de alimentación, los radares ahora podían producir hasta 500  kW. ^{[ 22 ]}

La Armada ya había intentado aumentar el rendimiento de los equipos existentes incrementando la potencia de los magnetrones NT98. Descubrieron que el NT98 podía producir hasta 100  kW de potencia de salida con un pulso de entrada de 1  MW. Sin embargo, esto se encontraba en el límite de la capacidad de manejo de potencia de los tetrodos NT100 . Un objetivo intermedio era producir un  diseño de 25 kW, que se probó en el remolque en Eastney en septiembre de 1941. Este se basaba en un nuevo modulador que se activaba mediante un tiratrón para producir los pulsos de potencia necesarios. ^{[ 23 ]}

Fue casi al mismo tiempo que se probaba esta nueva unidad cuando llegó a Eastney el primer magnetrón acoplado, el CV56. Este se instaló en el remolque experimental y se apuntó a la Torre Nab , su objetivo estándar. Para sorpresa de todos, la señal resultante fue tan potente que el único resultado fue fundir el dipolo de la antena transmisora. Esto llevó a la adopción de una guía de ondas y una bocina de alimentación , que se estaban desarrollando simultáneamente. Tan solo unas semanas después llegó un magnetrón aún más potente, el CV76, que producía 500  kW. ^{[ 24 ]}

Para desplegar los nuevos magnetrones lo más rápido posible, se decidió conservar las instalaciones de antena existentes y utilizar el CV56 a 70-100  kW, decantándose finalmente por 70 kW. Solo el transmisor se modificaría con una guía de ondas; el receptor continuaría utilizando la alimentación coaxial. Se construyeron tres prototipos a mano del nuevo chasis del equipo en Eastney, junto con un pedido de diez prototipos de producción de Marconi y otros diez de Allen West. ^{[ 24 ]} Surgió un nuevo problema: aunque el sistema utilizaba antenas separadas para el transmisor y el receptor, las transmisiones eran tan potentes que una cantidad suficiente de señal filtrada llegaba a la antena del receptor como para quemar los cristales. Esto requirió la adición del tubo Sutton blando al receptor para aislarlo aún más de las señales del transmisor. ^{[ 25 ]}

Las primeras pruebas se llevaron a cabo en el HMS Marigold en mayo de 1942 frente a Tobermory, donde también se probó su capacidad para detectar las salpicaduras de los proyectiles navales de 4 pulgadas . Una segunda unidad se instaló en la antena 273 del King George y se probó frente a Scapa Flow en julio. ^{[ 26 ]} El segundo buque de escolta en recibir el 271Q fue el HMS Itchen , que también fue el primero en recibir el nuevo radomo. Esto fue especialmente importante con los modelos Q, ya que la mayor potencia de las transmisiones hacía que las reflexiones de los lóbulos laterales fueran abrumadoras. ^{[ 25 ]}

Estas pruebas demostraron otro problema: los objetivos cercanos emitían tanta señal que saturaba la de los objetivos más distantes, lo que dificultaba el seguimiento de los submarinos cerca de un convoy. Este problema se resolvió finalmente con la introducción de un sistema de ganancia variable que atenuaba las señales de los objetos cercanos. Estos llegaron a finales de 1943. ^{[ 26 ]}

Según la ecuación del radar , el rendimiento de detección de un radar varía con la raíz cuarta de la potencia transmitida, ^{[ 27 ]} por lo que, incluso con el nuevo sistema que proporcionaba aproximadamente 45 veces la potencia de salida, el alcance efectivo aumentó aproximadamente 2,6 veces. Esto representó una mejora significativa, ya que permitió detectar submarinos hasta el horizonte del radar desde los buques de escolta, más allá del cual la detección sería imposible de todos modos. Una diferencia aún más importante fue que las señales recibidas a distancias más cortas eran más fuertes, lo que las hacía mucho más estables en las pantallas. ^{[ 28 ]}

La acción más famosa del sistema fue durante la Batalla del Cabo Norte el 26 de diciembre de 1943, cuando el 273Q del HMS Duke of York detectó al acorazado alemán Scharnhorst a una distancia de 45 500 yardas (41,6 km) y lo rastreó continuamente desde ese punto en adelante. ^{[ 29 ]} A partir de las 17,5 millas náuticas (32,4 km; 20,1 mi) el Tipo 284 adquirió el objetivo y el Tipo 281 a partir de las 12,75 millas náuticas (23,61 km; 14,67 mi) . ^{[ 30 ]} Esta detección temprana, combinada con el preciso alcance de fuego a ciegas del radar Tipo 284 , llevó al Duke of York a lanzar su primera salva sobre el Scharnhorst y dejar fuera de combate sus baterías de proa. ^{[ 31 ]} El Scharnhorst no tenía conocimiento del Duke of York porque su propio radar Seetakt había sido dañado. Los impactos de los cañones de 14 pulgadas del Duke of York la ralentizaron hasta que los destructores británicos y noruegos pudieron acercarse y rematarla con torpedos. ^{[ 32 ]}     

El radar Duke of York's 273 quedó inutilizado brevemente cuando dos proyectiles del Scharnhorst atravesaron la zona del mástil. Esto provocó que la plataforma estabilizada que guiaba la antena del 273 perdiera su orientación y las antenas terminaran apuntando hacia arriba. El teniente Bates, comandante en la cabina del radar, trepó al mástil y logró reorientar la antena con éxito. A partir de ese momento, fue conocido como "Batehand Bates". ^{[ 33 ]}

El Comandante en Jefe de la Flota Nacional elogió el desempeño del sistema:

a) La alerta de superficie proporcionada por el Tipo 273Q fue totalmente satisfactoria, ofreciendo al PPI una visión clara de la situación durante todo el enfrentamiento. La onda expansiva de los propios costados del buque sacudió tanto la oficina que algunos de los soportes superiores de los paneles se desprendieron, pero el equipo se mantuvo operativo durante todo el período.

b) La estabilización giroscópica de la antena demostró su valía, justificando por primera vez la instalación de dicho equipo en buques capitales.

c) La exitosa presentación sobre el PPI de la situación táctica se debió casi por completo al rendimiento mejorado del equipo desde la instalación de la linterna cilíndrica de plexiglás; esto, al reducir los ecos laterales a proporciones insignificantes, ha mejorado el valor del equipo en un cien por ciento.

d) El alcance de detección del Scharnhorst era de 45.500 yardas, casi el alcance visual completo de la torre de dirección del Scharnhorst desde la altura de la antena de radar del Duque de York.

e) El tipo 281 pudo mantener al Scharnhorst a una distancia de hasta 12,75 millas náuticas, lo que demuestra la utilidad de este conjunto como reserva para la alerta de superficie. ^{[ 29 ]}

El rendimiento contra submarinos no fue tan evidente, ya que su perfil bajo les permitía desaparecer tras las grandes olas. Sin embargo, los análisis posteriores a la guerra demostraron que el 271Q ofrecía una mejora significativa en términos de avistamientos. A partir de 1943, cuando el radar se generalizó, el alcance del primer avistamiento aumentó de un promedio de 3 a 5 millas (4,8 a 8,0 km) , un incremento de más del 50 %. ^{[ 34 ]} 

El desarrollo posterior de la serie 271, utilizando el magnetrón CV76 y numerosas otras mejoras, se llevó a cabo originalmente bajo la denominación Mark V. La principal mejora consistió en los  magnetrones de 500 kW y la antena única de transmisión/recepción. Con el tiempo, estos cambios se consideraron tan significativos que se les asignaron nombres propios, convirtiéndose en el radar Tipo 277 y los asociados 276 y 293. Estas versiones comenzaron a reemplazar a los 271 a mediados de 1944 y los habían sustituido por completo en las nuevas instalaciones para 1945. ^{[ 35 ]}

Los buques continuaron recibiendo el 271Q durante el período de transición, incluyendo, por ejemplo, el HMCS Haida , que recibió su 271Q en 1944. Estas instalaciones de finales de la guerra tendieron a ser reemplazadas en aquellos buques que sobrevivieron a la posguerra; el Haida recibió un Tipo 293 en 1946. ^{[ 36 ]}

Un papel importante del radar 271 fue su adaptación al rol de defensa costera por parte del Ejército Británico. Estos radares se instalaron a lo largo de la costa este de las Islas Británicas para detectar buques enemigos en el Canal de la Mancha . Las unidades anteriores, basadas en  sistemas VHF de 1,5 m de longitud de onda, tenían dificultades para encontrar lanchas torpederas , un problema que la menor longitud de onda y la mayor resolución del radar 271 eliminaron. ^{[ 38 ]}

En una fase muy temprana del desarrollo, una de las unidades 271X fue enviada al centro de investigación de radares del Ejército, ADRDE , en Christchurch, Dorset . Al igual que con la 273, el haz en forma de abanico de la antena de queso no era necesario y fue reemplazado por un reflector parabólico. Estos eran incluso más grandes que los diseños originales de tres pies de los modelos de prueba, aumentando a 7 pies (2,1 m) de diámetro. Esto mejoró la ganancia aproximadamente 25 veces en comparación con la 271 y aproximadamente cinco veces la de la 273. ^{[ 38 ]} 

Todo el sistema, incluida la cabina del operador, estaba montado sobre un afuste de cañón antiaéreo. Las antenas estaban montadas directamente en el lateral de la cabina, girando con ella. Esto tenía la importante ventaja de que los cables coaxiales entre las antenas y el equipo interior eran muy cortos. El primer ejemplar se instaló en la batería de Lydden Spout en julio de 1941. Conocido extraoficialmente como Tipo NT271X, posteriormente recibió el nombre oficial de Radar de Defensa Costera Número 1 Mark 4, o CD No.1 Mk.4 para abreviar. ^{[ 38 ]}

A finales de agosto, el equipo de pruebas informó lo siguiente:

Operacionalmente, el NT271X supuso un gran avance respecto a los equipos anteriores en cuanto a alcance máximo, discriminación, conteo y precisión. Por primera vez se obtuvo una cobertura fiable a través del Canal de la Mancha, de modo que ni siquiera las lanchas torpederas podían pasar desapercibidas entre Calais y Boulogne. Se podía vigilar a los grandes buques fondeados en el puerto exterior de Boulogne. ^{[ 38 ]}

Las pruebas fueron tan exitosas que el prototipo se dejó en funcionamiento como unidad operativa, y se realizó un pedido inmediato de otras doce unidades fabricadas a mano a la ADRDE. Posteriormente, se realizó un pedido adicional de cincuenta modelos de producción montados sobre un remolque móvil, que conformaron las estaciones "K" de la red de defensa costera. ^{[ 38 ]}

A medida que el 271 continuaba modificándose con nuevos equipos y técnicas, el Ejército hizo lo mismo. El uso del tubo Sutton flexible permitió retirar la segunda antena, y la adición de guías de onda mejoró las posibilidades de empaquetado. Una nueva versión, Radar, Defensa Costera, Número 1 Mark 5, montaba la antena, ahora única, en un remolque separado y mucho más pequeño, con el resto de la electrónica en un semirremolque no giratorio. Algunos se montaron en soportes permanentes, en cuyo caso se conocían como Radar, Defensa Costera, Número 1 Mark 6. ^{[ 38 ]}

Cuando el Ejército comenzó a desplegar los radares CD Mk.4, la Real Fuerza Aérea (RAF) empezó a detectar nuevos ataques de aviones alemanes que no eran detectados por sus sistemas Chain Home Low . Estas incursiones, posteriormente apodadas "tip-n-run" (tirón y carrera) por una regla del críquet , utilizaban cazabombarderos de alta velocidad como el Focke-Wulf Fw 190. Los aviones volaban a altitudes extremadamente bajas, quizás a 30 metros sobre el agua, bombardeaban un objetivo costero y luego regresaban rápidamente a su base. Los aviones solo eran visibles para el radar durante los breves instantes en que ascendían por encima de sus objetivos y luego se alejaban. ^{[ 39 ]} 

Para hacer frente a estos ataques, en diciembre de 1942 la RAF se hizo cargo de once de las unidades CD y las renombró como AMES Tipo 52, pero mucho más conocidas como Chain Home Extra Low . Otras tres se añadieron a la red en mayo de 1943. Estas siguieron el mismo desarrollo que los modelos del Ejército y, con el tiempo, se las conoció como Tipo 52 a Tipo 56. ^{[ 39 ]} En total, finalmente se añadieron 38 estaciones a la red.

El modelo 271 requería un haz estrecho de lado a lado para proporcionar precisión, a la vez que un haz ancho de arriba abajo para que la señal llegara a la superficie del agua mientras el barco cabeceaba y se balanceaba. Esto llevó al uso de un diseño de antena tipo "queso", que consiste en una sección recortada de un reflector parabólico con placas en la parte superior e inferior. El diseño resultante "comprime" la señal entre las dos placas, y esta se dispersa rápidamente al salir del área entre ellas. Además, los modelos de producción de la antena recortaban los bordes exteriores de la sección parabólica para hacerla más estrecha. ^{[ 12 ]} Las porciones recortadas se equiparon con pequeñas placas terminales, lo que generó las reflexiones laterales. ^{[ 25 ]}

El modelo 271 se diseñó justo antes del desarrollo de un sistema para conmutar una antena entre un transmisor y un receptor que operaban en frecuencias de microondas , por lo que se utilizaron dos antenas separadas, colocadas una encima de la otra. Las superficies planas superior e inferior del queso simplificaron esta operación, y las placas metálicas protegieron al receptor de señales parásitas provenientes del transmisor. ^{[ 25 ]}

La antena estaba montada sobre un poste que atravesaba un tubo metálico. La parte superior del tubo sostenía un sistema de cojinetes sobre el que descansaba la antena. El poste atravesaba el techo de la cabina del operador del radar y terminaba en una gran rueda que se utilizaba para girar manualmente la antena. ^{[ 25 ]}

El equipo estándar ANB tenía una ganancia de aproximadamente 55. El reflector más grande del 273, de 3 pies (0,91 m), mejoró esta ganancia a aproximadamente 250, mientras que el reflector de 4,5 pies (1,4 m) del modelo terrestre 273S la mejoró aún más a 575. ^{[ 40 ]}  

La electrónica del 271 era de última generación para la década de 1940 y da una idea de la dificultad que suponía producir sistemas similares en aquella época. El receptor del 271X original tenía un  nivel de ruido de 20 dB, pero este mejoró ligeramente en la producción hasta alcanzar los 16-18  dB. La introducción de cristales detectores fabricados en EE. UU. ofreció una mejora adicional, hasta los 14-16  dB. ^{[ 40 ]}

En las primeras versiones, el equipo estaba empaquetado en dos grandes armarios, de una altura similar a la de un refrigerador común , pero algo más estrechos. ^{[ 41 ]} Para las unidades de producción, esto se redujo a un solo armario con dos grandes cajas en la parte inferior y central, y una unidad mucho más pequeña en la parte superior. La unidad inferior era la fuente de alimentación y el sistema de conformación de pulsos, con el receptor y la pantalla en el medio, y el sintonizador en la parte superior. ^{[ 42 ]}

Los modelos P añadieron la pantalla PPI, que por lo demás era similar a los modelos de producción posteriores de las marcas anteriores. ^{[ 42 ]} Los modelos Q utilizaron deliberadamente la misma disposición que el P para facilitar la conversión. ^{[ 43 ]}

Los primeros modelos, de la A a la M, utilizaban una pantalla de escaneo A. Esta empleaba un único tubo de rayos catódicos (CRT) cuyo haz se desplazaba de izquierda a derecha mediante un generador de base de tiempo activado por los pulsos de transmisión. Los objetivos situados en la línea de visión actual , o "línea de disparo" como se la conoce en términos de radar, provocaban una ligera desviación del haz, formando un "pulso" en la pantalla. Dado que el movimiento del haz estaba sincronizado con el tiempo de la señal de radar, la posición en la pantalla del CRT era un análogo directo de la distancia al objetivo. El sistema disponía de dos configuraciones de alcance: 5000 yardas (4,6 km) y 15 000 yardas (14 km) . El CRT también podía utilizarse para medir la forma de los pulsos y realizar otras tareas de mantenimiento. ^{[ 41 ]}  

Los modelos P y Q modificaron la pantalla para que fuera, principalmente, un indicador de posición en planta, utilizando un tubo de rayos catódicos (CRT) más grande de 9 pulgadas (230 mm) . En esta pantalla, el ángulo de la antena con respecto al norte magnético se utiliza para rotar el haz alrededor de la superficie de la pantalla, con el "norte hacia arriba". Se utiliza una base de tiempo para desplazar el haz desde el centro hacia el borde exterior a lo largo de este ángulo. En lugar de desviar el haz para producir un pulso, la señal amplificada hace que la señal se vuelva más brillante. Cuando la antena barre un objetivo, un pequeño pulso se ilumina en la superficie oscura de la pantalla. Para que esto funcione, se requiere un ajuste preciso por parte del operador para atenuar el ruido interno del amplificador sin atenuar también las señales débiles. ^{[ 42 ]} 

• Barrett, Dick (2005). "Chain Home Extra Low" . Radar Pages .
• Howse, Derek (1993). Radar en el mar: La Marina Real en la Segunda Guerra Mundial . Naval Institute Press, Annapolis, Maryland, EE. UU. ISBN 1-55750-704-X.
• Cochrane, C. Alec (2016). «Desarrollo del radar táctico y de alerta naval» . En Kingsley, Fred (ed.). El desarrollo de equipos de radar para la Royal Navy, 1935-1945 . Springer. pp. 184-275 . ISBN  9781349134571.
• Konstam, Angus (2009). La batalla del Cabo Norte: La cabalgata de la muerte del Scharnhorst, 1943. Grub Street Publishers. ISBN 9781844158560.