A, C ve S Modları
Mod A: radar 'sen kimsin?' diye sorar ve transponder 4 basamaklı bir squawk koduyla cevap verir. Mod C basınç irtifasını ekler, böylece kontrolörler radar yükseklik verisi olmadan yüksekliği görür. Mod S (Seçici) dijital bir veri bağlantısıdır: her uçağa benzersiz bir 24 bit adres verilir ve radar tek tek sorgular, aynı hava sahasında yüzlerce uçağın karışmadan bulunmasını sağlar.
ADS-B: sonraki adım
Otomatik Bağımlı Gözetim-Yayın sorgulamayı tamamen kaldırır. Uçaklar GPS konumlarını, irtifalarını, hızlarını ve niyetlerini saniyede bir istenmeden yayınlar. Yer istasyonları ve diğer uçaklar alır. Gözetim artık radar'a hiç bağımlı değildir — uçak herkese nerede olduğunu söyler. Mode S transponderları artık standart olarak ADS-B Out içerir.
Sorgulama ve yanıt frekansları
Yer istasyonu 1.030 MHz'de iletir; uçaklar 1.090 MHz'de yanıt verir. Bu frekans ayrımı yanıtın sorgulamadan 70 MHz uzakta olmasını sağlayarak karışmayı azaltır. Tek bir Mod S radarı kapsama hacminde 800+ uçağı idare edebilir. Yanıt darbeleri sadece 0,5 µs genişliğindedir, çoklaterasyon yedeklemesi için hassas varış zamanı ölçümüne izin verir.
Sınırlamalar ve sahtekarlık
Transponder arızalanırsa uçak ikincil radardan kaybolur — birincil yedektir. Pilot yanlış kod squawk yaparsa kafa karışıklığı oluşur. Ve ADS-B şifrelenmemiştir; sahte bir uçak enjekte etmek teknik olarak kolaydır. Araştırmacılar ucuz yazılım tanımlı radyolarla hayalet uçak enjeksiyonunu gösterdi. Havacılık endüstrisi yavaş yavaş doğrulanmış ADS-B'ye geçiyor.
Sorgulayıcı Yan Lob Bastırma Sistemi
İkincil radardaki en büyük teknik zorluklardan biri yan lob sorgulaması sorunudur. Radar anteninin ana huzmesi son derece yönlü olsa da, yan loblar hala enerji yayar; bu durum, istasyona yakın bir uçağın ana huzme yerine bir yan loba yanıt vermesine neden olabilir. Bu durum, 'hayalet' hedefler veya uçağın aynı anda birden fazla yönde göründüğü 'ring-around' etkisini yaratır. Bunu çözmek için ISLS (Interrogator Sidelobe Suppression) sistemi, ikinci bir çok yönlü anten kullanır. Sistem, ilk P1 darbesinden tam iki mikrosaniye sonra bir kontrol darbesi olan P2'yi iletir. Transponder, P2'yi P1'den daha yüksek bir güç seviyesinde alırsa, bir yan lob tarafından vurulduğunu anlar ve yanıtını 35 mikrosaniye boyunca bastırır.
Bu bastırma mantığı, radarın yalnızca dar ana lob huzmesinden gelen verileri işlemesini sağlamak için transponderın alıcı devresine donanımsal olarak yerleştirilmiştir. ISLS olmasaydı, yoğun trafikli terminal alanları gereksiz yanıtlarla dolup taşar ve kontrolörlerin aynı mesafedeki ancak farklı yönlerdeki uçakları ayırt etmesini imkansız hale getirirdi. Modern Monopulse İkincil Gözetleme Radarı (MSSR), anten yüzeyi boyunca faz karşılaştırması kullanarak bu teknolojiyi daha da geliştirir ve sistemin, geleneksel tarama tekniklerinden çok daha yüksek bir hassasiyetle tek bir yanıt darbesinin tam azimutunu hesaplamasına olanak tanır.
IFF'den Sivil Kontrole Tarihsel Dönüşüm
İkincil radar başlangıçta sivil bir araç değil, İkinci Dünya Savaşı sırasında geliştirilen 'Dost veya Düşman Tanımlama' (IFF) sistemlerinden ortaya çıkmıştır. İngiliz Mark III IFF sistemi, radar operatörlerinin katot ışınlı tüp üzerindeki 'parlayan' bir sinyale bakarak geri dönen müttefik bombardıman uçaklarını Luftwaffe önleyicilerinden ayırt etmelerine olanak tanıyordu. Savaş sonrası havacılık otoriteleri, birincil radarın hava durumunu delip geçememesinin veya bireysel uçuşları ayırt edememesinin büyüyen ticari sektör için bir engel olduğunu fark ettiler. Bu, gözetleme işlevini uçağın gövdesinin fiziksel yansıtıcılığından kalıcı olarak ayıran ve askeri sorgulama protokollerini sivil kullanıma uyarlayan 1950'lerdeki Hava Trafik Kontrol Radar İşaret Sistemi (ATCRBS) standardizasyonuna yol açtı.
Erken dönem ATCRBS transponderları, yanıt darbe dizisinin 12 bitlik ikili yapısı tarafından belirlenen 4.096 olası squawk kodunu ayarlamak için kayar ölçekli kadranlar kullanıyordu. 7500 (kaçırılma), 7600 (telsiz arızası) ve 7700 (acil durum) uluslararası kabul görmüş sabitler haline gelirken, yüksek yoğunluklu sektörlerde Mode S'ye geçiş, çok sayıda uçağın aynı anda birden fazla yer istasyonuna yanıt vermesinden kaynaklanan 'fruit' ve 'garble' parazitlerini çözmek için gerekliydi. Bugün, IFF'nin mirası, yetmiş yılı aşkın süredir dikkate değer ölçüde tutarlı kalan darbe aralığı ve frekans standartlarında hala görülmektedir.
Darbe Konum Modülasyonu Mekanizması
İkincil gözetleme radarında (SSR) veriler sürekli bir akış olarak değil, darbe konum modülasyonu (PPM) aracılığıyla iletilir. Standart bir Mod A veya C yanıtı, tam olarak 20,3 mikrosaniye aralıkla yerleştirilmiş F1 ve F2 olarak adlandırılan iki çerçeveleme darbesinden oluşur. Bu parantezler arasında, twelve bilgi darbesi (A, B, C ve D bitleri) belirli 1,45 mikrosaniyelik aralıklarla düzenlenir. Bu boşluklandırma, hava trafik kontrolü tarafından kullanılan tanıdık oktal 'squawk' kodları olan 4.096 ayrı kombinasyona izin verir. Eğer bir uçakta irtifa kodlayıcı yoksa, transponder sadece kimlik çerçevesini göndererek irtifa verilerine karşılık gelen darbeleri atlar.
Bu darbeleri çözmek için gereken zamanlama hassasiyeti oldukça yüksektir. İkincil radar sistemleri, 'fruit' (Zaman İçinde Senkronize Olmayan Yanlış Yanıtlar) olarak bilinen senkronize parazitleri filtrelemek için 'defruiting' adı verilen bir işlem kullanır. Tüm transponderlar 1090 MHz frekansında yanıt verdiği için, bir yer istasyonu kaçınılmaz olarak civardaki diğer sorgulayıcılar tarafından tetiklenen yanıtları da alacaktır. SSR işlemcisi, varış zamanını kendi sorgulama tetikleyicileriyle karşılaştırarak kendi iç saatiyle hizalanmayan sinyalleri ayıklar ve kontrolör ekranındaki noktaların yalnızca o istasyon tarafından tetiklenen uçakları temsil etmesini sağlar.
Eşleşme Kodları: Acil Durum ve Özel Amaçlar
Çoğu squawk kodu kontrolörler tarafından dinamik olarak atanırken, belirli dört haneli diziler küresel olarak özel operasyonel durumlar için ayrılmıştır. 7700 kodu, kontrolörün konsolunda anında görsel ve işitsel bir uyarıyı tetikleyen genel bir acil durum için kullanılan evrensel sinyaldir. 7600 kodu, tam bir telsiz arızasını belirtir ve kontrolör radar aracılığıyla ayrımı korurken pilotun standart bir iletişim kaybı prosedürünü izlemesine olanak tanır. Belki de en kritik olanı, pilotun telsiz üzerinden konuşmasına gerek kalmadan yer yetkililerini durumdan haberdar eden, yasadışı müdahale veya uçak kaçırma için kullanılan gizli 7500 kodudur.
Acil durumların ötesinde, 1200 kodu Kuzey Amerika hava sahasında Görerek Uçuş Kuralları (VFR) için standartken, Avrupa'nın çoğunda aynı amaç için 7000 kodu kullanılır. Bu kodlar, uçağın şu anda aktif radar kontrolü altında olmadığını ancak sistem tarafından hala görülebildiğini belirtir. Transponder ayrıca, yanıta yaklaşık 18 saniye boyunca özel bir Konum Belirleme darbesi (SPI) ekleyen bir 'Ident' düğmesine sahiptir. Bu, kontrolörün ekranındaki uçak hedefinin yanıp sönmesine veya renk değiştirmesine neden olarak, yoğun trafik transferleri sırasında uçağın kimliğinin kesin bir şekilde doğrulanmasını sağlar.