agilidad de frecuencia

Los sistemas de radar generalmente funcionan emitiendo pulsos cortos de energía de radio , para luego apagar el transmisor y escuchar los ecos que regresan de diversos objetos. Dado que la recepción eficiente de la señal requiere una sintonización precisa de la electrónica del transceptor, cada frecuencia de operación requería un transceptor específico. Debido al tamaño de la electrónica basada en tubos utilizada 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 de operación otorga a un adversario un enorme poder para interferir con el funcionamiento del radar u obtener información adicional.

Los británicos utilizaron la información de frecuencia sobre el radar Würzburg recopilada en la Operación Biting para producir " Window ", tiras de papel de aluminio cortadas a la mitad de la longitud de onda del radar Würzburg, lo que lo hacía casi inútil para rastrear aviones que lanzaban las contramedidas . También produjeron unidades de interferencia, "Carpet" y "Shivers", que emitían señales en la frecuencia del Würzburg, produciendo pantallas confusas que eran inútiles para apuntar. ^{[ 1 ]} Los cálculos posteriores a la guerra 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 del radar de Würzburg también ayudó a los británicos en sus intentos por localizar los sistemas mediante radiogoniómetros , lo que les permitió desviar las aeronaves para evitar los radares o, al menos, mantenerlas a mayor distancia de ellos. Asimismo, les ayudó a encontrar nuevas frecuencias operativas a medida que se iban introduciendo, al seleccionar la ubicación de las instalaciones conocidas cuando desaparecían y aislarlas para su posterior estudio.

Un sistema de radar que puede operar en varias frecuencias diferentes dificulta la implementación de estas contramedidas. Por ejemplo, si se desarrolla un inhibidor para operar contra una frecuencia conocida, cambiar esa frecuencia en algunos de los equipos en operación hará que el inhibidor sea ineficaz contra esas unidades. Para contrarrestar esto, el inhibidor debe escuchar en ambas frecuencias y transmitir en la que esté utilizando ese radar en particular.

Para frustrar aún más estos esfuerzos, un radar puede cambiar rápidamente entre las dos frecuencias. Por muy rápido que responda el inhibidor, habrá un retardo antes de que pueda cambiar y transmitir en la frecuencia activa. Durante este tiempo, la aeronave queda desenmascarada, lo que permite su detección. ^{[ 3 ]} En su versión más avanzada, cada pulso de radar se emite en una frecuencia diferente, lo que hace que la interferencia de una sola frecuencia sea prácticamente imposible. En este caso, los inhibidores se ven obligados a transmitir en todas las frecuencias posibles al mismo tiempo, lo que reduce considerablemente su potencia en cualquier canal. Con una amplia selección de frecuencias posibles, la interferencia puede volverse completamente ineficaz. ^{[ 3 ]}

Además, disponer de una amplia variedad de frecuencias dificulta enormemente la inteligencia electrónica (ELINT). Si en condiciones normales solo se utiliza un subconjunto de las frecuencias posibles, se impide al adversario obtener información sobre las frecuencias que podrían emplearse en una situación de guerra. Esta era la idea detrás del radar AMES Tipo 85 en la red Linesman/Mediator del Reino Unido . El Tipo 85 contaba con doce klistrones que podían combinarse para producir sesenta frecuencias de salida, pero solo cuatro de ellos se utilizaban en tiempos de paz, con el fin de impedir que la Unión Soviética obtuviera información sobre las señales que se emplearían 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 sus componentes electrónicos basados ​​en tubos. A medida que su tamaño se redujo gracias a las mejoras en la fabricación, incluso los primeros sistemas se actualizaron para ofrecer más frecuencias. Sin embargo, estas no solían poder cambiarse sobre la marcha mediante 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 Linesman, era común en los grandes radares de alerta temprana , pero menos frecuente en las 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, permitiendo que varios receptores de estado sólido cupieran en el espacio que antes ocupaba un único sistema de válvulas. Este espacio podía utilizarse para emisoras adicionales y ofrecer cierta agilidad incluso en unidades más pequeñas.

Los radares de matriz de exploración electrónica pasiva (PESA), introducidos en la década de 1960, utilizaban una única fuente de microondas y una serie de retardos para controlar un gran número de elementos de antena (la matriz) y dirigir electrónicamente el haz del radar modificando ligeramente los tiempos de retardo. El desarrollo de amplificadores de microondas de estado sólido, JFET y MESFET , permitió sustituir el klistrón por varios amplificadores independientes, cada uno de los cuales controlaba un subconjunto de la matriz, pero manteniendo la misma potencia total. A diferencia del klistrón, los amplificadores de estado sólido pueden operar en un amplio rango de frecuencias, por lo que los radares PESA de estado sólido ofrecían una mayor agilidad de frecuencia y eran mucho más resistentes a las interferencias.

La introducción de los conjuntos de barrido electrónico activo (AESA) hizo evolucionar aún más este proceso. En un PESA, la señal de transmisión es de una sola frecuencia, aunque esta puede cambiarse fácilmente de pulso a pulso. En el AESA, cada elemento se activa a una frecuencia diferente (o al menos a una amplia selección de ellas) incluso dentro de un mismo pulso, por lo que no hay una señal de alta potencia en ninguna frecuencia dada. La unidad de radar sabe qué frecuencias se transmitieron y amplifica y combina solo esas señales de retorno, reconstruyendo así un único eco potente al recibirlo. ^{[ 3 ]} Un adversario, que desconoce qué frecuencias están activas, no tiene ninguna señal que ver, lo que hace que la detección por parte de 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 usar varios teléfonos celulares al mismo tiempo en la misma ubicación se debe al uso de 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 disponibles dentro de su área de operación. Esto permite a los usuarios conectarse y desconectarse de ciertas torres celulares sobre la marcha, y sus frecuencias se ceden a otros usuarios. ^{[ 6 ]}

Los radares de frecuencia ágil ofrecen las mismas ventajas. En el caso de varias aeronaves operando en la misma ubicación, los radares pueden seleccionar frecuencias no utilizadas para evitar interferencias. Sin embargo, esto no es tan sencillo como en el caso de un teléfono móvil, ya que 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 completamente aleatorios si se desea evitar toda interferencia con sistemas similares, pero un sistema que no sea totalmente 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 para reflejar la lluvia con fuerza o, por el contrario, para ver a través de ella. Al alternar las frecuencias, se puede construir una imagen compuesta del tiempo.