IFF

W czasie Drugiej Wojny Światowej stało się oczywiste, że echa radarowe nie umożliwiają rozróżnienia samolotów swoich od wrogich. Zdarzały się przypadki strzelania do sojuszników. To zmusiło konstruktorów do wprowadzenia urządzenia instalowanego na pokładach samolotów, które reagowało na sygnał radarowy i pod jego wpływem generowało i emitowało dodatkowy sygnał. Sygnał ten odbierany był przez radar naziemny, a efektem tego było wyświetlanie na wskaźniku dodatkowego znacznika, położonego zaraz za znacznikiem echa. Z racji swego przeznaczenia, system nazwano, a nazwa ta funkcjonuje do dziś, IFF (Identification Friend or Foe), czyli identyfikacja przyjaciel lub wróg.

Koncepcja używanego obecnie w NATO systemu IFF pochodzi z okresu Drugiej Wojny Światowej (Mk I). W okresie wojny koreańskiej Amerykanie wprowadzili do użycia system Mk 10 (inna nazwa to Mark 10). Opierał się on na zasadzie aktywnego zapytania i aktywnej odpowiedzi. Wyznaczono stałe częstotliwości dla zapytania (1030 MHz) i odpowiedzi (1090 MHz). W modyfikacji systemu w połowie lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku, zwanej pod nazwą SIF (ang. Selective Identification Feature), wprowadzono rodzaje pracy (Mode) 1, 2, 3 z możliwością używania 4096 kodów. Później uzupełniono system o automatyczną zmianę kodów i nazwano Mark 10A. W początku lat 60-tych dodano czwarty rodzaj pracy (Mode 4), umożliwiający szyfrowanie (kodowanie kryptograficzne). System ten stosowany jest w NATO po dziś dzień.

Jednym z warunków przynależności do NATO, jakie Polska musiała spełnić, było wyposażenie naszych Sił Powietrznych w system IFF Mark 12. Wcześniej, w okresie przynależności do Układu Warszawskiego, stosowano radziecki system rozpoznania znany pod kryptonimem Kremnij-2. Zakupiono więc licencję na produkcję urządzeń systemu IFF i stopniowo modernizowano sprzęt latający i naziemne stacje radiolokacyjne. Warto wspomnieć, że produkcją tych urządzeń zajmuje się RADWAR.

SSR

system IFF/SSR

Po tym, jak zaczęto stosować radar w lotnictwie cywilnym, postanowiono zaadaptować IFF dla kontroli ruchu lotniczego, szczególnie na obszarach o jego dużym natężeniu. System uległ rozwojowi, zdecydowano mianowicie, że oprócz identyfikowania statków powietrznych na podstawie nadawania przez nie zakodowanego numeru, będzie również emitowany sygnał przekazujący informacje o wysokości lotu. Wymyślili, zrobili i nazwali ten system SSR (ang. Secondary Surveillance Radar), czyli wtórny radar obserwacyjny.

Samolot ma na pokładzie urządzenie, które składa się z odbiornika, kodera nadawanej informacji i nadajnika. Kod identyfikujący samolot jest ustawiany przez pilota manualnie (chociaż nie on decyduje o jego wartości, a kontrola naziemna), natomiast informacja o wysokości przychodzi bezpośrednio z wysokościomierza ciśnieniowego. Te dwie informacje są aktywowane sygnałem odebranym z ziemi. Stacja naziemna wysyła specyficzny sygnał, którego format odpowiada żądanej informacji (numer identyfikacyjny lub wysokość). Urządzenie pokładowe rozpoznaje żądanie z ziemi i wysyła odpowiedź.

anteny PRY i SSR

Można powiedzieć, że urządzenie naziemne „przesłuchuje” (ang. interrogates) samoloty, a te nadają odpowiedzi (ang. transmit responds) na ziemię, dlatego urządzenie naziemne nazwano interrogator, a pokładowe transponder (akronim będący złączeniem słów transmiter i responder). Interrogator najczęściej pracuje synchronicznie z radarem klasycznym, który możemy teraz, w opozycji do wtórnego, nazwać pierwotnym (PRY - primary). Ponieważ dotychczas pisałem o radarach impulsowych, łatwo wydedukować, że radar wtórny również pracuje impulsowo. Antena interrogatora umieszczona jest nad anteną radaru pierwotnego i obie wykonują synchroniczne obroty. Fotografia obok przedstawia antenę typu LVA (ang. Large Vertical Aperture Array), wczesne konstrukcje anten przypominały świńskie koryto (i tak się nazywały: hogtruogh).

Częstotliwości nośne interrogatora i transpondera są różne, ale są identyczne z tymi z IFF, wynoszą 1030 MHz dla zapytywania i 1090 MHz dla odpowiedzi, co jest bardzo fajne, bo jak łatwo się domyślić, wojskowy IFF i cywilny SSR są w pewnej części ze sobą kompatybilne. Z wojskowego punktu widzenia nie jest fajnie gdy znane są częstotliwości, bo łatwo je zakłócić w czasie wojny (ECM - Electronic Counter Measure).

Funkcje i komponenty systemu SSR

Stacja naziemna, czyli interrogator, swoją konstrukcją przypomina klasyczny radar impulsowy; składa się z nadajnika, odbiornika, przełącznika nadawanie-odbiór oraz anteny. Sygnał zapytania ma jednak nieco inną strukturę, są to mianowicie pary impulsów, a przedział czasowy między pierwszym i drugim impulsem zależy od rodzaju zapytywania, który w języku angielskim nazywa się Interrogation Mode. Nazwa „mod” przyjęła się również w języku polskim.

Urządzenie pokładowe (transponder) rozpoznaje rodzaj zapytania z ziemi i koduje odpowiedź w postaci ciągu impulsów, a następnie nadaje ją w kierunku ziemi. Odbiornik Interrogatora wzmacnia odebrany sygnał odpowiedzi, który następnie jest rozkodowywany, a informacje w nim zawarte są wyświetlane albo bezpośrednio na ekranie wskaźnika radaru pierwotnego obok znacznika celu, albo na wyświetlaczu transpondera. Formaty sygnałów zapytania i odpowiedzi są ściśle określone i jednakowe na całym świecie, więc wszystkie interrogatory i transpondery są ze sobą kompatybilne.

Jak widać, system SSR działa na innej zasadzie niż radar pierwotny. Interrogator musi tylko wysłać sygnał zapytania w kierunku statku powietrznego. Pozostałą część operacji, czyli wysyłanie sygnału w kierunku stacji naziemnej, wykonuje transponder pokładowy. Sygnał zapytania odbywa drogę tylko w jednym kierunku, podobnie zresztą jak sygnał odpowiedzi. Dlatego nie jest konieczne promieniowanie tak wysokich mocy, jak w przypadku radaru pierwotnego. Nadajnik interrogatora o mocy impulsowej rzędu 1 ÷ 1,5 kW zapewnia uzyskanie zasięgu wykrywania nawet ponad 350 km. Jeżeli porównamy tę moc z mocą nadajnika klasycznego radaru impulsowego, to jest ona prawie 1000 razy mniejsza.

Dodatkowo wykrywanie samolotów wyposażonych w transponder jest ułatwione, ponieważ wszystkie mają podobne anteny, podobne nadajniki i emitują sygnały odpowiedzi o podobnej mocy, co znaczy, że niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z małą awionetką, czy z dużym samolotem pasażerskim, sygnały przez nie nadawane będą jednakowo silne, żeby możliwy był ich prawidłowy odbiór ze wspomnianej wyżej odległości.