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IFFマークIIは、世界初の運用可能な敵味方識別システムでした。第二次世界大戦勃発直前にイギリス空軍によって開発されました。1939年に試作型のマークIが短期間試験的に使用された後、マークIIは1940年後半のバトル・オブ・ブリテン終結時に本格的に配備され始めました。1943年まで使用され、その後、標準化されたIFFマークIIIに置き換えられ始めました。マークIIIは、終戦後も長きにわたり、連合国すべての航空機で使用されました。
マークIは、イギリスのチェーンホームレーダーシステムの信号を増幅するシンプルなシステムで、レーダー画面上で航空機の「点滅」が長くなり、友軍機であることが識別されました。マーク Iの問題点は、動作を維持するために飛行中にゲインを調整する必要があり、現場では半分の確率でしか正しく動作しなかったことです。もう1つの問題は、感度が1つの周波数にしか対応しておらず、異なるレーダー局に合わせて手動で調整する必要があったことです。1939年当時、チェーンホームは唯一注目すべきレーダーであり、限られた周波数で動作していましたが、新しいレーダーが既に運用開始され、周波数の数は増え始めていました。
マークIIは、これらの問題の両方に対処しました。自動ゲイン制御によりゲイン調整が不要になり、質問を受けた際に装置が正常に動作する可能性がはるかに高くなりました。多くの種類のレーダーに対応するため、複雑な電動ギアとカムのシステムが周波数を3つの広帯域にわたって常に切り替え、数秒ごとに各帯域をスキャンしました。これらの変更により装置の動作が自動化され、初めて真に役立つものとなりました。以前は、オペレーターは点滅信号が敵機なのか、IFFの調整が不十分な友軍機なのかを確信できませんでした。元々は1939年に発注されましたが、バトル・オブ・ブリテン中に設置が遅れ、1940年末から広く使用されるようになりました。
マークIIは戦争初期の周波数帯をカバーしていたものの、1942年までには非常に多くのレーダーが使用されるようになったため、特定のレーダーの組み合わせに対応するために一連の派生型が導入された。空洞マグネトロンをベースとした新型レーダーの登場により、異なる周波数帯が必要となったが、このシステムは容易には対応できなかった。そこで、あらゆるレーダーで使用できる単一周波数で動作するマークIIIが開発された。マークIIIは複雑なギアとカム機構も不要となった。マークIIIは1943年に運用開始され、すぐにマークIIに取って代わった。
チェーンホーム（CH）システムが配備される前に、ロバート・ワットはレーダー画面上で友軍機を識別する問題について検討していた。彼は1935年と1936年にそのようなシステムに関する最初の特許を出願した。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
1938年、ボーズィー・マナー・レーダー研究所の研究者たちは、ワットの最初の概念に取り組み始めた。これは、CHレーダーの周波数で共振するように調整された一連のダイポールアンテナからなる単純な「反射器」システムだった。レーダーからのパルスがアンテナに当たると、アンテナは短時間共振し、局が追加の信号を受信する。アンテナは電動スイッチに接続されており、このスイッチがアンテナを周期的に短絡させて放送をキャンセルし、信号のオンオフを繰り返す。CHディスプレイ上では、これにより「ブリップ」が周期的に長くなったり短くなったりする。このシステムは非常に信頼性が低く、航空機が特定の場所にいて特定の方向に飛行している場合にのみ機能した。[ 1 ]
このシステムは実際にはあまり役に立たないだろうと常に疑われていた。それが事実であることが判明すると、英国空軍（RAF）はHF/DF無線方向探知機を使用する追跡ステーションのセットで構成される別のシステムを導入した。標準の航空機無線機は、 1分ごとに14秒間1kHzのトーンを送信するように改造され、追跡ステーションが航空機の方向を測定するのに十分な時間を与えた。このようなステーションが防空システムの各セクターに複数配置され、測定値をセクター本部のプロットステーションに送信した。そこで三角測量を使用して航空機の位置を特定した。[ 4 ]
「ピップスクイーク」として知られるこのシステムは機能したが、非常に手間がかかり、複数のステーションとセクター本部のプロットボードにオペレーターが必要だった。[ 4 ]ピップスクイークシステムからの情報とレーダーシステムからの情報を統合して空域の単一のビューを提供するには、さらに多くのオペレーターが必要だった。また、パイロットが地上管制官と話しているときに常に中断されることも意味した。レーダーと直接連携するシステムが望まれていた。[ 5 ]
できるだけシンプルなシステムを求めて、ボーズィーの研究者たちは再生受信機の研究に着手した。再生の原理は、無線信号を増幅して、選択された周波数で共振するLC回路、いわゆる「タンク」に送ることである。タンクの出力のごく一部が増幅器の入力に戻され、フィードバックが発生して信号が大幅に増幅される。入力信号の周波数がモールス信号のように比較的一定であれば、真空管1本でかなりの増幅が可能となる。[ 6 ]
再生の問題の 1 つは、フィードバックが強すぎると信号が大きくなり、アンテナから逆方向に送信されて他の受信機に干渉を引き起こすことです。[ 6 ] IFF システムの場合、これはまさに望まれていたことです。レーダー信号を受信し、ゲインを適切に調整すると、信号は大きくなり、システムが受信機から送信機に変わりました。信号レベルはまだ小さかったのですが、レーダーシステムの受信機は非常に高感度で、送受信機からの信号は、元のレーダーパルスの反射のみから通常受信される信号よりも大きくなりました。[ 7 ]
この追加信号により、レーダー画面上の航空機の点滅が突然非常に大きくなる。結果として生じる大きな信号は、IFF のない大型航空機や編隊からの応答と区別するのが難しい可能性があるため、回路は受信機を高速で切断および再接続する電動スイッチに接続され、レーダーディスプレイ上の点滅が振動するようにした。[ 7 ]コックピットのコントロールパネルのスイッチでパターンを制御できた。1 つの設定では 15マイクロ秒(μs) のパルスが送信され、2 番目の設定では 40 μs のパルスが送信され、最後の設定では受信パルスごとに 2 つの設定が切り替わった。[ 8 ]
この設計には2つの大きな欠点があった。1つは、パイロットがフィードバック制御を慎重に設定する必要があったことである。低すぎるとシステムは出力信号を生成せず、レーダー局は何も受信できず、高すぎると回路が自身の電子ノイズを増幅し、広範囲の周波数で「スクイッター」と呼ばれるランダムな信号を発する。 [ 9 ]これは広範囲にわたって大きな干渉を引き起こし、レーダー操作員にとって大きな問題となった。[ 10 ]特に単座戦闘機では、飛行中にゲインを調整するのを忘れやすく、使用可能な信号が返されるのは約50パーセントの確率だったと推定されている。[ 7 ]
もう一つの問題は、CH局が少数の異なる周波数で運用されており、システムが一度に1つの周波数でしか動作しないことでした。典型的な任務プロファイルの航空機は、運用エリア上空で1つのCH局、あるいはせいぜい2つか3つのCH局にしか見えない可能性がありました。この問題を解決するために、コックピットのパネルには、パイロットが移動中にチューニングする必要のある、地元のCH局の周波数が記載されたカードがありました。パイロットはしばしばこれを忘れてしまい、迷子になったりコースを外れたりすると、どの周波数にチューニングすればよいかわからないか、あるいは最も近い局がカードに載っていない可能性がありました。[ 7 ]
マークIは実験的にのみ使用されました。30セットがAMESで手作りされ、 1939年9月にフェランティに1,000セットの注文が出されました。[ 8 ]
Mark I の運用上の問題以外にも、より深刻な問題は、配備される新しいレーダーシステムの数が増えていることだった。Mark I がテストされている間にも、RAF、英国海軍、英国陸軍は、夜間戦闘機やChain Home Low で使用される RAF の 200 MHz システムから、陸軍の 75 MHzの砲撃レーダー、そして 20 ～ 30 MHz の CH に至るまで、幅広い周波数にわたる新しいシステムを導入していた。航空機が複数のレーダーに視認されている場合、これらのシステムを手動で調整しようとすると非現実的で不可能になるが、そのようなケースはますます増えていた。[ 11 ]
1939 年初頭には、Mark I に似たソリューションが既に開発中だったが、多くのレーダーセットに感度のある同調回路を採用していた。このソリューションは、「カムと歯車とジュネーブ機構の複雑なシステム」を使用して、バンドをカバーする発振器に接続することでバンドを切り替え、その後、モーター駆動の同調コンデンサを使用してそのバンド内の周波数範囲を掃引した。[ 1 ] [ a ]信号が適切な強度であり、スクイッターを引き起こさないようにするために、自動ゲイン制御が追加された。これらの変更により、飛行中の同調やゲイン調整が不要になり、レーダーに正しく反応する可能性が大幅に向上した。正常に動作させるためには、地上での定期的な調整のみが必要だった。[ 11 ]
1939年10月にフェランティ社に1,000セットの注文が送られ、11月までに最初の100セットが完成した。RAFの急速な拡大により、 1940年半ばのバトル・オブ・ブリテンの時点で、その部隊のかなりの部分が装備されることはなかった。いずれにせよ、戦闘は主にイングランド南部で行われ、CH局は海岸沿いに配置されており、戦闘機がイギリス海峡上にいる場合にのみ視認できるため、IFFはあまり役に立たなかった。システムを設置する差し迫った必要性はなく、戦闘中もピップスクイークが使用され続けた。[ 7 ]
IFFの欠如は、味方への誤射などの問題を引き起こしました。 1939年9月のバーキングクリークの戦いは、IFFが設置されていれば起こらなかったでしょう。また、既知のRAF機の近くに敵機がいる場合、敵機を識別できないことも意味しました。1940年7月、ドイツ軍はこのことを利用し始め、ヨーロッパ上空での夜間任務から帰還するRAF爆撃機の編隊に自軍の爆撃機を紛れ込ませました。地上管制官にはこれらはRAF機に見え、海岸線を越えると追跡する方法がなくなりました。希少なMark Iセットが利用可能であったとしても、その信号の信頼性の低さから、管制官がそれを信頼するのは困難でした。[ 7 ]
バトル・オブ・ブリテンが終わると、マークIIはRAFの航空機に急速に搭載された。スーパーマリン・スピットファイアへの搭載には、尾部に2本のワイヤーアンテナが必要で、最高速度が時速2マイル（3.2 km/h）低下し、重量が40ポンド（18 kg）増加した。ピップスクイークは、CHがカバーしない陸上の領域や緊急誘導システムで引き続き使用された。[ 7 ]マークIIは、イギリス海軍の艦船でも使用され、艦船がレーダーで互いを識別できるようにタイプ252として生産された。[ 13 ]
マークIIセットは、1940年11月のティザード任務の一環として米国に持ち込まれた。米国の研究者たちは既に独自の複雑なIFFシステムに取り組んでいた。彼らは共通のIFFシステムを使用することの重要性を認識し、1941年初頭にマークIIを自国の航空機に搭載することを決定した。[ 13 ] 1942年7月、フィルコ社がSCR-535として18,000セットの注文を受け、生産を開始した。このシステムは決して完全に信頼できるものではなかった。[ 11 ]
マークIIにつながるレーダーの乱立は続き、1942年までに周波数セットをカバーするマークIIのサブタイプが10種類近く存在した。IINのように海軍で一般的に使用されているレーダーに同調されているものもあれば、IIGのように陸軍や空軍の地上レーダーで使用されているものもあった。どの部隊もそれらすべてに対応できるわけではなかった。さらに問題なのは、空洞マグネトロンが成熟し、マイクロ波領域で動作する新世代のレーダーが間もなく実戦投入されようとしており、IFF受信機では動作できない周波数を使用していたことである。[ 14 ]
1940年、イギリスのエンジニア、フレディ・ウィリアムズはこの問題を検討し、すべてのIFF運用を単一周波数に移行することを提案した。超再生受信機が使用された。[ 15 ]レーダーの周波数で応答して受信機で信号と混合する代わりに、別のユニットがレーダーのパルスと同期して「質問」パルスを送信し、受信信号は独立して増幅され、ディスプレイ上でレーダーの信号と混合された。これにより、単一周波数で動作し、複雑なマルチバンドシステムが不要になったため、航空機搭載機器が大幅に簡素化された。唯一の欠点は、レーダー基地に2つ目の送信機と受信機が必要になったことである。[ 1 ]
IFF Mark IIIの生産はフェランティで始まり、すぐに米国でヘーゼルタイン社が引き継いだ。[ 16 ]これは戦争の残りの期間、連合軍の主要な IFF システムであり続け、176 MHz の共通周波数はその後長年にわたって使用された。[ 14 ]