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IFF Mark III （英国ではARI.5025 、米国ではSCR.595としても知られる）は、1943年から第二次世界大戦終結後も長期間にわたり、連合軍の標準的な敵味方識別（IFF）システムとして採用された。航空機、船舶、潜水艦などで広く使用されたほか、捜索救助などの二次的な用途向けに様々な改良が加えられた。また、戦時中にはソ連にも500台が供給された。
マークIIIは、1940年から運用されていた旧型のマークIIに取って代わった。マークIIは、レーダーシステムからの信号を受信し、増幅して反射するアンテナを備えていた。これにより、レーダー表示上の点滅が大きくなり、友軍機であることを示した。戦争中期に様々な周波数帯のレーダーシステムが増加するにつれて、マークIIのモデル数も同様に増加する必要があった。航空機は、飛行するレーダーに対してIFFが確実に反応するとは限らなかった。
フレディ・ウィリアムズは1940年には既にIFF用に単一の専用周波数を使用することを提案していたが、当時は問題が深刻化していなかった。この解決策を採用する主な理由は、キャビティマグネトロンをベースとしたマイクロ波レーダーの導入であり、Mark IIではこれらの周波数に容易に対応できなかったためである。1942年には、ほとんどのVHFレーダーのすぐ下の157～187MHzの新しい周波数帯がこの役割のために選ばれた。この設計の唯一の欠点は、レーダー自体がトランスポンダのトリガー信号を出力しなくなったため、レーダー局に別途送信機と受信機が必要になったことである。
マークIIIは、1942年から1943年にかけて、やや長い移行期間を経てマークIIに取って代わり始めました。また、ウォルターやレベッカ/ユーレカといった他のいくつかのトランスポンダーシステムの基礎としても使用され、適切な装備を備えた航空機が地上の地点を追尾することを可能にしました。これらは、ヨーロッパでの空挺部隊や物資の投下、撃墜された航空機の捜索、その他の役割に活用されました。いくつかの新しいIFF設計が試験されましたが、いずれも切り替えを正当化するほどの利点はありませんでした。マークIIIは、 1952年から長い時間をかけてIFFマークXに置き換えられました。
IFF Mark I は、1939 年に少数のユニットが設置され、実験的に使用された最初の IFF システムでした。Mark I は、Chain Home レーダーで使用される 5 メートル帯の信号を受信し、同じ周波数で短いパルスを送信することで応答するシンプルなシステムでした。Chain Home 局では、この信号は局自身の放送信号の反射の少し後に受信され、より強力でした。その結果、レーダー表示上の航空機の点滅が大きくなり、引き伸ばされました。レーダーが編隊を組んだ目標群を追跡している場合にも同じ点滅が発生するため、トランスポンダには信号をオン/オフする電動スイッチも搭載されており、表示上の点滅が振動するようになっていました。Mark I は実験的にのみ使用され、合計で約 50 セットが完成しました。[ 1 ]
Mark I の問題点は、23 MHz のチェーン ホーム周波数でのみ動作することだった。1939 年までに、すでに他のいくつかのレーダーが導入されており、それらは異なる周波数で動作していた。特に、GL Mk. I レーダー で使用されていた 75 MHzと、イギリス海軍のタイプ 79 レーダーで使用されていた43 MHz である。これに対処するため、1939 年 10 月に IFF Mark II の開発が始まり、最初のユニットは 1940 年初頭に利用可能になった。[ 2 ]これは、複数の独立した無線チューナーから選択し、それぞれの周波数帯域をスイープする複雑な機械システムを使用しており、10 秒サイクルのどこかの時点で、運用中のどのシステムからのレーダー信号も受信できるようにしていた。[ 3 ] Mark II は運用に配備された最初のシステムであり、[ 4 ] 1940 年後半には広く普及していた。
Mark II が配備され始めた頃には、導入されるレーダーの数がすぐにそのシステムにとっても問題となることは明らかでした。[ 5 ] 1940 年、フレディ・ウィリアムズは、IFF システムはあらゆるレーダーを探知しようとするのではなく、独自の周波数帯域で動作すべきだと提案しました。[ 6 ]これにより、無線電子機器がはるかに単純になり、複雑な機械式スイッチや複数のチューナーが不要になるという利点もありました。当時、これは変更を正当化するほど深刻な問題とは考えられておらず、代わりに Mark II には遭遇すると予想されるレーダーに応じて異なるチューナーが与えられることになりました。間もなく、さまざまな組み合わせのレーダーに対応する Mark II のさまざまなバージョンが大量に登場しました。[ 7 ] [ 8 ]
1941年に3GHz帯で動作する空洞マグネトロン が導入された後、このプロセスは継続できなくなった。これらの周波数を検出および増幅するには、まったく異なる電子回路が必要だった。この時点で、ウィリアムズの提案が初めて真剣に検討された。1941年に新しいMark IIIの開発が行われたとき、ビビアン・ボーデンが責任者だった。Mark IIをこの新しいコンセプトに変換するのは簡単だった。既存のチューナー装置をすべて取り外し、単一のバンドに同調したはるかにシンプルなものに交換しただけだった。選択されたバンドは157～187MHzで 、モーター駆動のチューナーが2秒ごとにこのバンドをスイープした。[ 9 ]
レーダー局側では、事態はそれほど単純ではなかった。レーダー信号自体がIFFトランシーバーのトリガーではなくなったため、イギリスの用語でインターロゲーターと呼ばれる新しい送信機を追加する必要があった。信号がレーダーと同期するように、インターロゲーターにはトリガー入力があり、そこに少量のレーダー信号が供給され、地上局がメインレーダー信号と同時に質問パルスを送信するようにした。航空機のトランスポンダーは質問パルスを受信して再送信した。この信号はレーダー局の応答装置によって受信された。2番目の送信機と受信機はすぐに「セカンダリーレーダー」という名称を生み出し、この名称は今日まで使われている。[ 6 ]
この変更により、さらに 2 つの利点が実現しました。レーダー信号は通常水平偏波であり、地上または海面との相互作用が改善されました。これはまた、航空機のアンテナも理想的には水平である必要があることを意味していました。これは簡単には実現できませんでした。たとえば、スーパーマリン スピットファイアでは、アンテナは胴体に沿って尾部に向かって伸ばされており、航空機がレーダーに対してほぼ垂直に飛行してアンテナが見える場合にのみ適切に機能しました。別の送信機への移行により、信号は垂直偏波にできるようになりました。マーク III アンテナは、航空機の下部から下向きに突き出た単純な 1/4 波長ユニポールであり、航空機が逆さまになっていない限り、優れた全方向受信を提供しました。[ 10 ]
もう1つの利点は、戻りパルスが短く、または単一である必要がなくなったことです。Mark IIでは、IFF信号はレーダー信号と同じディスプレイに表示されていたため、IFFがこれらの信号を多数返したり、長すぎる信号を返すと、ディスプレイ上の他の航空機の点滅が隠れてしまう可能性がありました。Mark IIIでは、信号は別々に受信され、同じディスプレイに送信する必要はありませんでした。一般的に、信号はインバーターを通して、レーダーの陰極線管の2番目のチャンネルに送信されました。その結果、画面の上半分（または下半分）に通常のレーダー表示が表示され、その下（または上）にIFF信号のみを表示する2番目の同様の表示が表示されました。これにより、Mark IIIは軸より上にある航空機の反射と重ならなくなったため、より長いパルスを送信できるようになりました。これにより、信号が見やすくなっただけでなく、個々の航空機を識別したり、セキュリティを提供したりするために信号を変更できるようになりました。[ 11 ]
Mark II で、使用されるレーダーセットの数が増えるにつれて見られたもう 1 つの問題は、受信される質問信号の数がトランスポンダの応答能力を圧倒し始めたことでした。関連する問題として、遠方の目標の追跡が困難になるという問題がありました。1 つのレーダーで 2 機の航空機が質問されている場合、より遠方の航空機は信号が後から到達するまでトリガーされないため、それらの応答が重なることはありませんでした。しかし、より近い航空機が複数のレーダーで質問されている場合、それらの他のレーダーに対する応答が、最初のレーダーに対するもう 1 機の応答と同時に発生し、それをマスキングしてしまう可能性がありました。Mark III では、これらの問題の両方が解決されました。最初の問題は、トランスポンダが 4、5、または 6 つのパルスを受信した後のみ応答するように遅延を追加することで解決されました。[ 11 ] 2 番目の問題はやや複雑で、質問レートが増加するにつれて、Mark III は出力信号を下げ始め、より遠方の航空機の信号がマスキングされないようにしました。[ 12 ]
新しい設計には、細部にわたる改良も数多く含まれており、中でも特筆すべきはトランスポンダ用の新しい電源である。これにより、乗員は航空機が地上（または航空母艦の甲板上）にある間にリターン信号の強度を調整できるようになり、飛行中に調整する必要がなくなった。これはシステムの信頼性を大幅に向上させた。[ 10 ]
ボーデンがマークIIIの開発を引き継いで間もなく、戦闘機軍団司令官ヒュー・ダウディングに呼び出された。ダウディングは次のように述べた。
さて、先週の土曜日の夜、スターリング爆撃機がルール地方への空襲から帰還しました。迷子になり、敵機とみなされました。ボーファイター2機が迎撃に向かいました。1機が撃墜し、その後、もう1機のボーファイターによって撃墜されました。2機の航空機と12人の命が失われました！どうするつもりですか？[ 12 ]
彼らはシステムが完成するまで昼夜を問わず働き、システムは「迅速に導入」され、マンチェスターのフェランティで生産が開始された。 [ 12 ]ペンブルックシャーでは、あらゆる種類の航空機にトランスポンダーを搭載した大規模な試験が行われた。この成功した実証実験は、米陸軍航空隊が、やや洗練された独自の設計ではなく、マークIIIを自軍の航空機に採用した理由の1つとなった。これにより、米国で大規模な生産活動が行われ、ボーデンは生産開始を支援するために派遣された。一時期、ヘーゼルタイン社は、米国の他のすべてのレーダーを合わせたよりも多くのIFFユニットを製造していた。[ 12 ]
IFFは、照会対象の航空機がそれを搭載している場合にのみ機能します。そのため、IFFの切り替えは、特定の作戦区域で全か無かのどちらかで行わなければならないため、困難な作業となります。これはほとんど不可能で、大きな混乱を招きました。たとえば、1943年9月のアバランチ作戦期間中、対空巡洋艦HMSデリーは 、1か月にわたってMark I、Mark II、Mark IIG、Mark IIN、Mark III、およびIFFをまったく表示しない多くの友軍機を照会したと報告しました。[ 8 ]この時代には、Mark IIIは依然として一定の成功とみなされていました。[ 13 ]
基本型Mark IIIに対する数少ない改良型の1つがMark IIIGで、英国ではARI.5131、米国ではSCR-695としても知られています。[ 14 ]これは、通常のMark IIIトランスポンダと、新しい地上管制レーダー、特にAMES Type 7の209 MHzの周波数に同調した2つ目のトランスポンダを組み合わせたものです。電動スイッチを使用して、2つ目の周波数を1秒ごとに1/5秒間 オンにしました。これにより、オリジナルのMark Iからの信号に似た信号が生成されましたが、Type 7は平面位置指示表示を使用していたため、結果として目標反射の両側に一連の小さな点滅が発生しました。これは「いばらの冠」として知られていました。[ 12 ]さらに別のバージョンであるMark IIIQまたはARI.5640は、配備されなかったようです。[ 15 ]
ジェームズ・レニー・ホワイトヘッドは、ASV Mk. II レーダー の 176 MHz 周波数に反応するビーコンを製造するために、Mark III 電子機器を使用しました。これらは海軍基地と艦隊航空隊の飛行場に設置され、航空機が対艦レーダーを長距離航法システムとして使用できるようにしました。[ 12 ]単一の周波数にしか反応しないため、技術的にはオリジナルの Mark I に似ていますが、Mark III の内部構造を使用して、新しい電子機器と生産能力のすべての利点を得ました。ブラインド アプローチ ビーコン システム(BABS) が 173.5 MHz で導入されると、ASV ビーコンは 177 MHz に移行する必要がありました。[ 16 ] RAF 飛行場向けの同様のシステムは、搭載している AI Mark IV の 212 MHz で動作する夜間戦闘機にすぐに採用されました。[ 17 ]
このシステムを使用するには、まず航空機が飛行場の方向へおおよそ飛行し、レーダー信号がトランスポンダに到達するようにします。トランスポンダは戦闘機のレーダーのパルスに応答し、最大100マイル（160km ）の距離で受信できる強力な信号を生成します。信号は、進行方向のわずかに左右に向けられた2つのアンテナで受信され、レーダーディスプレイに表示される点滅の長さを比較することで、オペレーターはパイロットに機首をトランスポンダに直接向ける方向を指示できます。[ 18 ]
1941年6月、ロバート・ハンベリー・ブラウンは、同じ装置の電池駆動バージョンをRAF陸軍協力司令部でのデモンストレーションに使用した。彼は司令部に対し、トランスポンダーをブラクネルにある司令部から15マイル（24km ）以内のどこかに隠すように指示した。RAFのブリストル・ブレンハイムはそれを簡単に見つけただけでなく、たまたまその地域を飛行していた夜間戦闘機の注意も引き、ディスプレイに奇妙な反射波が映った。協力司令部のオブザーバーが仕掛けだと苦情を言うと、ブレンハイムはトランスポンダーを移動させた後、同じトリックを2度繰り返した。[ 19 ]
この基本概念のさらなる発展により、レベッカ/ユーレカ トランスポンダー レーダーシステムが登場しました。元のビーコン コンセプトに対する唯一の大きな変更は、地面からの元のレーダー信号の反射によって発生するノイズを回避するために、第 2 の周波数で応答することでした。この第 2 の周波数を受信するために、レーダーにも同様の変更が必要でした。ユーレカとして知られるトランスポンダーは、占領下のヨーロッパの抵抗グループに投下され、物資や工作員を投下するレベッカ搭載航空機を正確に誘導することができました。[ 20 ]このシステムは、航空機がレーダーをオンにするまで信号を発信せず、投下中も数分間しか発信しなかったため、ドイツの無線通信士が信号に対して無線方向探知機を使用する時間がほとんどなかったため、非常に安全でした。 [ 12 ]
同様のシステムは1943年に「ウォルター」として導入された。これは航空機の救命いかだに搭載され、水上に不時着した場合に作動する小型のビーコンシステムだった。これにより、捜索救助機は墜落した航空機を非常に遠距離から特定することができた。[ 21 ]実際には、これらは有用であったが、ばらつきがあった。システムは小型軽量でなければならなかったため、その性能は理想的とは言えなかった。[ 22 ]
ほぼ同時期に、地中海地域で活動する沿岸航空軍の航空機に地上ホーミングビーコンが設置された。これらの装置は「ルースター」と呼ばれた。哨戒飛行中の航空機は目標を直接攻撃するのではなく、ルースターをオンにして目標を追跡した。これにより、他のすべての航空機のASV Mark IIレーダーディスプレイに点滅が表示され、それを使用して指定されたエリアを見つけることができた。これらのIIF Mark IIIG(R)（ルースターの略）により、航空機は一斉に集結することができた。[ 22 ]
非常に成功したものの、Mark III には独自の問題があった。主な問題は、180 MHz 付近の広範囲の周波数のあらゆる信号に反応してしまうことだった。このことを知っている敵は、この帯域でランダムな信号を送信し、Mark III トランスポンダーを搭載した航空機の位置に関する信号を受信することができた。それほど重要ではない問題としては、電子機器の進歩によりUHF領域のより高い周波数に移行することが可能になり、アンテナを小型化して航空機の空気抵抗を減らすことができたことが挙げられる。 [ 23 ]
米国海軍研究所（NRL）は、Mark II に導入される前から IFF に似た装置の開発に取り組んでいました。NRL のシステムでは、 地上局から 470 MHz、 航空機からの応答に 493.5 MHz という別々の周波数を使用していました。この周波数の分離により、別々の送信機と受信機を使用する必要があり、セットはより複雑になりましたが、1 機からの応答が近くの航空機の IFF ユニットをトリガーしないという大きな利点がありました。[ 24 ] [ 25 ]
マークIIとマークIIIが運用開始されると、NRLの設計はマークIVと名付けられました。[ 26 ]選択された周波数は、ドイツのヴュルツブルクレーダーで使用されている周波数に近かったため、ヴュルツブルクがマークIVを誤作動させ、ディスプレイに応答を表示させて、システムの存在と動作周波数を即座に明らかにしてしまうのではないかという懸念がありました。このため、マークIIIが侵害された場合に備えてマークIVは予備として保管されていました。これは戦争の非常に末期に起こりましたが、懸念するには遅すぎました。第二次世界大戦中、太平洋戦線で一部のMk.IVが使用されましたが、ヨーロッパでは使用されませんでした。[ 23 ]
ボーデンは米国に留まり、1942年にNRLグループに加わり、さらに改良されたマークV（後に国連ビーコンまたはUNBとして知られる）の開発を開始した。これは950～1150MHzのさらに高い周波数帯に移行し 、この帯域を12の個別の「チャンネル」に分割した。これにより、地上オペレーターは航空機にトランスポンダを特定のチャンネルに変更するように指示することができ、敵の放送局ではなく、自国の質問局からの信号を受信していることを確認できた。このシステムには、応答信号のバリエーションも多数含まれており、地上オペレーターはデイコードを設定し、適切なコードで応答しない信号を無視することができた。[ 27 ]
当時、海軍の研究開発責任者はアーネスト・キング提督であり、彼はUNBの開発に可能な限り最高の国家的優先順位を置いた。開発チームを収容するために、 24時間体制で働く大規模な作業員によって60,000平方フィート（5,600平方メートル）の新しい建物が建設された。数十人のチームで行われたマークIIIの開発とは対照的に、UNBのチームはその10倍以上であった。最初のシステムは1944年8月に利用可能になったが、1945年の戦争の終結により主要な取り組みは終了した。テストは継続され、1948年に完了した。[ 27 ] [ 23 ]
マークIIIは1950年代初頭にIFFマークXに置き換えられました。これはさらに高い周波数、 つまり質問用1030MHzと 応答用1090MHzに移行しました。別々の周波数を使用することで、電子機器間のクロストークが軽減されました。後のバージョンには「選択的識別機能」（または「機能」）、略してSIFが搭載されました。これにより、質問者からの特定のパルスパターンにのみ応答し、同様にカスタマイズされたパルスセットで応答する機能が導入されました。これにより、敵が適切なコードを知らないとIFFをトリガーすることが非常に困難になりました。[ 24 ]
ソ連が500機のマークIIIユニットを供給されていたという事実は、米海軍の計画担当者にとって深刻な懸念事項であった。ソ連が朝鮮戦争中にこれらのユニットを使用すると想定され、空母が適切なIFF応答を示す航空機群に攻撃される可能性があるという懸念が生じた。1951年5月、米極東空軍は、マークIIIを表示している航空機を友軍とみなさないよう部隊に命令した。[ 28 ]
この頃には米国はすでにマークXへの切り替えを開始していたが、これはマークIIIへの切り替えと同じくらい混乱を招いた。英国と英連邦の艦船はまだこの変更を開始していなかった。その結果、1950年6月23日、近くに爆弾が投下された際にHMSハートが 2機のP-51マスタングに発砲するという友軍誤射事件が発生した。1951年7月、スコット＝モンクリフは「識別はこの戦争で最も不満足な点の1つである」と述べ、8月には友軍誤射事件を避けるためにすべての航空機を友軍機として扱う決定がなされた。[ 29 ]