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, las interferencias , la interferencia mutua con fuentes amigas o para hacer más difícil la localización de la emisora del radar a través de la 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 permanece más estrechamente asociado con el campo del radar y estas otras funciones generalmente utilizan el término más genérico " salto de frecuencia ".
Descripción
Interferencia
Los sistemas de radar generalmente operan 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 de señal eficiente requiere una sintonización cuidadosa de todos los componentes electrónicos del transceptor, cada frecuencia operativa requiere un transceptor dedicado. Debido al tamaño de los componentes electrónicos basados en tubos utilizados 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 inteligencia.
Los británicos utilizaron la información de frecuencia sobre el 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, volviéndola casi inútil. También produjeron unidades inhibidoras, "Carpet" y "Shivers", que transmitían señales en la frecuencia de Würzburg, produciendo pantallas confusas que eran inútiles para apuntar. [1] Los cálculos de la 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.
Conocer la frecuencia de Würzburg también ayudó a los británicos en sus intentos de localizar los sistemas utilizando radiogoniómetros , lo que permitió que los aviones se encaminaran alrededor de los radares, o al menos se mantuvieran a distancias más largas 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 un estudio más a fondo.
Ágil
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 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 usando ese 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 período de tiempo, la aeronave se desenmascara, lo que permite la detección. [3] En su última encarnación, cada pulso de radar se envía en una frecuencia diferente y, por lo tanto, hace que la interferencia de frecuencia única 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 posibles frecuencias, la interferencia puede volverse completamente ineficaz. [3]
Además, tener una amplia variedad de frecuencias hace que ELINT sea mucho más difícil. Si solo se usa un cierto subconjunto de las posibles frecuencias en el funcionamiento normal, al adversario se le niega la información sobre qué frecuencias podrían usarse 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 usaron en tiempos de paz, para negar a la Unión Soviética cualquier información sobre qué señales se usarían durante una guerra. [4]
Mejorando la electrónica
Una de las principales razones por las que los primeros radares no usaban más de una frecuencia era el tamaño de sus componentes electrónicos basados en tubos. A medida que se redujo su tamaño mediante una fabricación mejorada, incluso los primeros sistemas se actualizaron para ofrecer más frecuencias. Estos, sin embargo, generalmente no se podían encender sobre la marcha a través de la electrónica misma, 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 el 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 anteriormente ocupado por un solo sistema de tubo. Este espacio podría usarse para emisoras adicionales y ofrecer cierta agilidad incluso en unidades más pequeñas.
Los radares pasivos de matriz escaneada electrónicamente (PESA), introducidos en la década de 1960, usaban una sola fuente de microondas y una serie de retrasos para impulsar una gran cantidad de elementos de antena (la matriz) y dirigir electrónicamente el haz del radar cambiando ligeramente los tiempos de retraso. El desarrollo de amplificadores de microondas de estado sólido, JFET y MESFET , permitió que el klistrón único fuera reemplazado por varios amplificadores separados, cada uno de los cuales controlaba un subconjunto de la matriz pero seguía produciendo la misma cantidad de potencia total. Los amplificadores de estado sólido pueden operar en una amplia gama de frecuencias, a diferencia de un klystron, por lo que los PESA de estado sólido ofrecen una agilidad de frecuencia mucho mayor y son mucho más resistentes a las interferencias.
La introducción de matrices activas escaneadas electrónicamente (AESA) desarrolló aún más este proceso. En un PESA, la señal de transmisión es una sola frecuencia, aunque esa frecuencia se puede cambiar fácilmente de pulso a pulso. En la AESA, cada elemento se maneja a una frecuencia diferente (o al menos una amplia selección de ellos) 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 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 señal para ver, lo que dificulta enormemente la detección en los receptores de alerta de radar .
Radares modernos como el F-35 's AN / APG-81 de uso de miles de módulos Transmisor / receptor, una para cada elemento de antena. [5]
Otras ventajas
La razón por la que se pueden utilizar varios teléfonos móviles al mismo tiempo en la misma ubicación se debe al uso de saltos 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, y sus frecuencias se ceden a otros usuarios. [6]
Los radares de frecuencia ágil 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 simple como el caso de un teléfono celular, porque idealmente los radares cambiarían sus frecuencias de operación 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 agregar agilidad de frecuencia no tiene nada que ver con el uso militar; Los radares meteorológicos a menudo tienen una agilidad limitada para permitirles reflejarse fuertemente en la lluvia o, alternativamente, para ver a través de ella. Al cambiar las frecuencias de un lado a otro, se puede construir una imagen compuesta del clima.
Ver también
- Oscilador de frecuencia variable
- Salto de frecuencia
- Diversidad de frecuencia
Referencias
Notas al pie
- ^ Alan Levine, "El bombardeo estratégico de Alemania", Greenwood Publishing Group, 1992, pág. 61
- ^ "Contramedidas de radar" , Electrónica , enero de 1946, pág. 92-97
- ^ a b c Galati
- ^ Dick Barrett, "Sistema de juez de línea / mediador, tipo de radar 85" , 4 de abril de 2004
- ^ La inspección visual de la antena muestra unos 1600 elementos.
- ^ Marshall Brain, Jeff Tyson y Julia Layton, "Cómo funcionan los teléfonos móviles" , howstuffworks.com
Bibliografía
- Ian Faulconbridge, "Radar Fundamentals", Argos Press, junio de 2002, ISBN 0-9580238-1-6
- Gaspare Galati, "Técnicas y sistemas de radar avanzados", IET, 1993, ISBN 0-86341-172-X , págs. 481–503