
Das IFF Standard Mark X (sprich: mark ten) ist ein ursprünglich militärisch genutztes, aber von ICAO (engl. International Civil Aviation Organization, dt. Internationale Zivilluftfahrtorganisation) für die Flugsicherung normiertes Abfrageverfahren für ein Sekundärradarsystem. Dieses Verfahren ermöglicht nicht nur die Identifikation von Flugzeugen (Freund-Feind-Erkennung), sondern diente erstmals auch einer individuellen Selektion eines einzelnen Flugzeugs, mit welchem der Fluglotse gerade kommunizierte. Daher erhielt das Verfahren die Bezeichnung IFF/SIF für Identification, Friend or Foe / Selective Identification Feature. Das dazugehörige Radar wird oft mit SSR (von engl.: Secondary Surveillance Radar) bezeichnet, da es auch selbständig ohne ein Primärradar eingesetzt werden kann. Diese geläufige Abkürzung wird auch oft gemeinsam für Radar und das jeweilige Verfahren verwendet.
Von ICAO wurden verbindliche Standards für SSR in dem Dokument ICAO Annex 10, Volume IV und zugehörigen Dokumenten definiert, die die technischen Parameter und die Nutzung von Sekundärradar regeln. Die technischen Parameter der zivilen ICAO-Moden werden auch in den militärischen IFF-Standards übernommen. Die Bezeichnung Mark X wird jedoch nur in militärischen, aber nicht in ICAO-Dokumenten verwendet.
Das Sekundärradar ist ein kooperatives Ortungsverfahren. Der Seitenwinkel vom Ziel bezogen auf den Standort der Radar-Anlage wird aus der Ausrichtung der SSR- oder IFF-Interrogator-Antenne bestimmt. Die Schrägentfernung (engl.: Slant Range) wird mittels Laufzeitmessung zwischen dem Zeitpunkt der Aussendung der Interrogation und dem Empfang des gegenüber dem Primärradarecho um 35 µs zeitlich verzögerten aktiven Antwortsignals des Transponders an Bord eines Luftfahrzeuges ermittelt.
Der Vorteil gegenüber Primärradar ist, dass im Gegensatz zu Primärradar nicht die sehr schwachen Echos der am Ziel reflektierten Energie empfangen werden müssen, sondern dass die vom Transponder abgestrahlte Antwort um ca. den Faktor von ungefähr 1000 stärker ist. Bei SSR und IFF antworten die Transponder der zu erfassenden Luftfahrzeuge auf das, auf der Frequenz 1030 MHz empfangenen Abfragen (engl.: Interrogations) und senden ein Antworttelegramm (engl.: Reply) auf der Frequenz 1090 MHz aus.
Nach Empfang und Auswertung des empfangenen Abfrage-Modes, bzw. bei Mode Abfrage erfolgt die Ausstrahlung der hierzu vorgeschriebenen Antwort in Form eines Pulstelegramms im gleichen Mode, die über die gleiche Antenne abgestrahlt wird, sofern die Nebenkeulenunterdrückung (Side Lobe Suppression System) eine Antwort nicht unterdrückt.
Im einfachsten Fall bestand die Antwort nur aus dem verzögerten Radarimpuls selbst. Bei ersten Systemen zur Freund-Feind-Kennung wurde ein doppelter Kreisbogen auf den Primärradarschirm geschrieben – ein meist kleinerer Kreisbogen vom passiven reflektierten Signal und dahinter ein weiterer mit leichter Verzögerung vom Sekundärradar. Mit der Dicke des kleinen Kreisbogens oder einer Verdoppelung konnte oft eine Zusatzinformation dargestellt werden.
Die Abfrage wird oft auch als Mode bezeichnet. Die Frage lautet etwa: „Wer bist du?“ Der Transponder im Flugzeug antwortet darauf mit einem Transpondercode. Alternativ dazu kann auch abgefragt werden „Wie hoch fliegst du?“ (Diese Frage ergab sich daraus, dass die meisten Radargeräte früher nur 2D-Radargeräte waren.) Das Flugzeug antwortet darauf mit einem weiteren Code. Mode und Code gehören immer zusammen, denn wenn die Frage nicht bekannt ist, ist der geantwortete Zahlenwert nicht eindeutig. IFF Mark X umfasst Mode 1, Mode 2 und Mode 3/A (identisch mit ICAO Mode A) und Mode C (identisch mit ICAO Mode C).
Für rein militärische Nutzung stehen der militärischen Flugsicherung und der Luftverteidigung verschiedene Moden des IFF-Systems zur Verfügung. Diese setzen jedoch einen IFF-Transponder in einem Luftfahrzeug voraus, der den jeweils abgefragten Mode und Level unterstützt, weshalb keine zivilen SSR-Transponder auf die militärischen IFF-Abfragen in diesen Moden antworten. Es gibt folgende IFF-Moden im Standard Mark X:
Auch beim im zivilen Bereich eingesetzten SSR kommen verschiedene Moden zum Einsatz:
Dieser Mode liefert die vom zuständigen Fluglotsen in einem Area Control Centre (Flugverkehrskontrollstellen) die dem Luftfahrzeug zugeteilte Kennung (engl. identification, ID).
Der Mode wird durch den Abstand zwischen zwei kurzen Sendeimpulsen kodiert übertragen und hat folgende Bedeutungen:
| Mode | Abstand zwischen P1–P3 |
Verwendung | |
|---|---|---|---|
| militärisch | zivil | ||
| 1 | 3 (±0,2) µs |
Militärische Identifikation
Dieser Mode unterstützt nur 32 verschiedene Codes (obwohl ebenfalls 4096 Codes technisch möglich sind). Im Normalfall werden durch diese Codes Informationen über Einsatzzweck, -aufgabe und Typ übermittelt. Wird in Friedenszeiten kaum genutzt. | |
| 2 | 5 (±0,2) µs |
Militärische Identifikation
Der Mode 2 enthält 4096 verschiedene Codes für militärische Zwecke (wie Mode A). Im Normalfall werden durch diese Codes ein individueller Code des Flugzeuges (militärische Kennung) übermittelt. | |
| 3/A | A | 8 (±0,2) µs |
Zivile und militärische Identifikation
Die Antwort auf den Mode A (Code) ist eine vierstellige Zahl (oktal 0000 bis 7777; drei Bit beziehungsweise Pulse pro Stelle BCD-Kodiert) zur Identifikation des Flugzeugs. Er wird vom Piloten am Transponder direkt oder an der abgesetzten Bedieneinheit eingegeben. (War mal als Individualcode gedacht, reicht aber für diese Aufgabe heute nicht mehr aus.) |
| B | 17 (±0,2) µs |
In ICAO Doc-8226, Report ComDiv Meeting 1962 wurde vermerkt, das Mode A und Mode B für Identification und Tracking vorgesehen ist, jedoch wurde in ICAO Annex 10 nur der Abfrage Pulsecode jedoch ohne Definition für eine Nutzung standardisiert. (Anmerkung: SSR Mode D wurde aus ICAO Annex 10 gelöscht.) | |
| C | C | 21 (±0,2) µs |
Barometrische Höhenangabe
Höhe des Flugzeuges in Schritten zu 30,5 m (100 ft). Dieser Wert wird von einem barometrischen Höhenmesser ermittelt, der in allen Flugzeugen der Welt dieselbe Standardeinstellung hat (ICAO Standard Atmosphäre). Der Wert wird technisch ähnlich wie der Mode 3/A übertragen, jedoch nicht direkt oktal codiert, sondern mittels Gillham-Code. Der Wertebereich umfasst Angaben von −304,8 m (−1000 ft) bis 38,7 km (127.000 ft). |
| D | 25 (±0,2) µs |
In ICAO Doc-8226, "Report ComDiv Meeting 1962" wurde vermerkt, das Mode D für zukünftiger Erweiterungen vorgesehen ist, jedoch wurde in Annex 10 Abfrage nur der Abfrage Pulsecode ohne Definition für eine Nutzung standardisiertAnmerkung: SSR Mode D wurde aus ICAO Annex 10 gelöscht. | |
Zusätzlich zu den mit einer Richtantenne gesendeten Abfragepulsen P1/P3 wird ein als P2 oder SLS-Puls (Side Lobe Suppression) genannter Impuls mit Hilfe einer omnidirektionalen Antenne und/oder dem Differenzkanal einer Monopulsantenne abgestrahlt. Dieser Impuls dient der Unterdrückung von Antworten auf Abfragen, bei denen sich das Luftfahrzeug nicht im Bereich der Hauptkeule der Richtantenne befindet. Die Unterscheidung erfolgt durch einen Amplitudenvergleich der Pulse P1/P3 mit dem P2. Die Richtantenne hat einem hohen Antennengewinn von typisch ca. 28 dBi. Nur in deren Hauptkeule sind Pegel der Abfragepulse P1 und P3 die vom Verfahren geforderten 9 dB größer als der P2. Dadurch werden, soweit möglich, Abfragen von Luftfahrzeugen reduziert, die sich in Nebenkeulen der Antenne befinden, oder welche die Abfragepulse über Reflexionen an der Erdoberfläche oder an in der Nähe befindlichen Objekten empfangen.
Das Antworttelegramm ist ohne Berücksichtigung der erlaubten Toleranzen und Nutzung des SPI bei SSR Mode A bis Mode D circa 20,75 µs lang, bezogen auf die positiven (ansteigenden) Pulsflanken zwischen F1- und F2-Pulsen plus 0,45 µs für die Puls-Breite des F2-Pulses. Mit SPI-Puls erhöht sich die Länge auf 25,1 µs, bezogen auf die positiven (ansteigenden) Pulsflanken zwischen F1 und SPI plus 0,45 µs für die Puls-Breite des SPI. Alle SSR Antworten werden auf der Frequenz 1090 MHz übertragen. Bei dieser Antwort muss ein größerer Toleranzbereich akzeptiert werden, weil zum Beispiel in großen Höhen bei starker Kälte die frequenz-bestimmenden Bauteile des Transponders größere Abweichungen vom Sollwert haben.

Das Antwort-Telegramm besteht aus 2 bis 15 Impulsen mit einer Impulsdauer von je 0,45 µs (±0,1 µs). Die beiden Rahmenimpulse F1 und F2 im Abstand von 20,3 µs müssen im SSR-Empfänger detektiert sein, damit vom Empfänger diese Impulse als gültige SSR Mode A- bis Mode D-Antwort erkannt werden. Zwischen den Rahmenimpulsen gibt es im Abstand von 1,45 µs insgesamt 13 Positionen für die Kodier-Impulse. Von diesen werden im Mode A und C nur maximal 12 für die Übertragung der gewünschten Information in einem Oktalcode genutzt. Die drei Leerstellen dürfen nicht durch Impulse belegt sein, da sonst manche Decoder die gesamte Antwort als synchrone Störung interpretieren und somit verwerfen. Das Antwort-Telegramm enthält jedoch keinerlei Information über den Mode. Der Decoder des Sekundärradars geht immer davon aus, dass die empfangene Antwort zu dem als letztes abgefragten Mode passt.
Die Impulse zwischen den Rahmenimpulsen beinhalten den Code, der abhängig vom Abfragemode die gewünschte Information als Oktalzahl enthält. Durch die Anzahl von 12 möglichen Impulsen ist der Wertevorrat der eindeutigen Informationen auf 4096 begrenzt.
Antworttelegramm – SSR Mode A
Der erste IFF-Mode 1 und später der ICAO-Mode A nutzten nur 2 Oktalzahlen und 6 Pulse (jeweils 3 Pulse für die Oktalzahl A und B), wodurch nur 64 Codes für die Identifizierung möglich waren. Zur Erhöhung der Kapazität wurde das Antworttelegram in IFF Mode 2 und ICAO Mode A um 2 weitere Oktalzahlen, bzw. 6 weitere Pulse ergänzt (jeweils 3 Pulse für die Oktalzahl C und D), den Umfang auf 4096 Codes für die Identifizierung erhöhte. Die 6 zusätzlichen Pulse wurden in den verbleibenden Zwischenräumen zwischen den Pulsen für A und B ausgesandt, jedoch verblieb die Mittenposition für eine mögliche zukünftige Nutzung reserviert, wurde aber nie für eine Nutzung von ICAO standardisiert. Da die Empfänger von einigen SSR-Interrogatoren die X-Position für interne Messungen verwenden, kommt es durch Empfang eines Pulses an der X-Position zu Störungen. Daher wurde aufgrund von aufgetretenen Störungen durch testweise Nutzung eines X-Pulses in den letzten Jahren von ICAO nochmals explizit durch ICAO eine Nutzung der X-Position für die Aussendung eines Pulses untersagt.
Der SPI-Impuls (Special Position identification Pulse) wird beim „squawk ident“, nach manuellen drücken des Piloten der Taste „IDENT“ im Bedienfeld des Transponders, 4,35 µs (drei Rasterintervalle) nach dem Rahmenimpuls F2 platziert. Dadurch blinkt z. B. bei DERD-MC-Radarbildschirmen das Kopfsymbol des SSR-Ziels auf. (DERD-MC bedeutet Display of Extracted Radar Data Micro Computer Display von Raytheon)
Antworttelegramm – SSR Mode B
Mit ICAO-Annex 10, Edition 5 im Oktober 1963 wurde der Abfrage-Pulsecode für Mode B definiert, jedoch erfolgte keine Definition für die Nutzung oder das Antworttelegramm.
Antworttelegramm – SSR Mode C
Die Definition für eine Automatic Pressure Altitude (Antwort mt den Daten des gemessenen Luftdrucks) erfolgte erst in ICAO Annex 10, Edition 7 im August 1963. Für die Höhenkodierung wurden das für Mode A definierte Pulsdiagramm übernommen jedoch eine andere Codierung verwendet. Es wurden 12 Pulse (ABC alles Pulse, D2 und D4 gepaart mit Special Position Identification, SPI) für 100 ft-Inkremente verwendet. Neun der Pulse wurde für die Kodierung der Höhe zwischen −1000 ft und +126.750 ft in Inkrementen von 500 ft definiert. Die zwei verbleibenden Pulse D1- und die Kombination von D2- mit dem SPI-Puls wurden für die Kodierung der Höheninkremente in 100 ft Schritten verwendet. Mit Einführung von Annex 10, Volume I wurde die Nutzung von SPI aus der in Table B die die Höhenkodierung definiert entfernt.
Antworttelegramm – SSR Mode D
Mit ICAO-Annex 10, Edition 7 im Oktober 1963 wurde der Abfrage-Pulsecode für Mode D für zukünftige Nutzung definiert, jedoch erfolgte keine Definition für die Nutzung oder einem Inhalt für das Antworttelegramm.

Bei Einführung von SSR wurden die SSR Pulse alle auf bereits vorhandenen und für die Darstellung der mit dem Primärradarsensor erfassten Ziele genutzten analogen Plan Position Indicator (PPI, oder auch PPI-Scope) dargestellt. Es wurden dabei sowohl die beiden Rahmenimpulse framing pulses als auch die als Antwort ausgesandten Informationspulse von innen nach außen hinter dem Echo des mit dem Primärradarsensor dargestellt. Der Abstand des ersten Rahmenimpulses entsprach anfangs, sofern dieser nicht intern kompensiert wurde, der zusätzlichen 35 µs Verzögerungszeit (en. Reply Delay) mit der ein Transponder verzögert auf die empfangene Abfrage antwortet. Später konnte dies auch individuell am PPI-Sichtgerät eingestellt werden.
Anfangs mussten bei analogen Sichtgeräten die Zahlenwerte des Identifizierungscodes und die Höhenangabe auf einem Zusatz-Display dargestellt werden. Die Auswahl, welches Ziel angezeigt werden soll, wurde mit einem lichtempfindlichen Sensor (lightpen) synchronisiert, der auf die Aufhellung des Auslenkstrahls reagierte. Hierzu musste der Controller die Position des Luftfahrzeuges, dessen SSR-Daten die in der Anzeige dargestellt werden sollten, mit diesem Sensor auf dem Bildschirm gezielt auswählen.
Mit Einführung der digitalen Radarverarbeitung wurden in Deutschland bei der BFS (Bundesanstalt für Flugsicherung) auch digitale Sichtgeräte in Form des DERD-MC Systems (Display of Extracted Radar Data - Mini Computer) eingeführt. DERD-MC erlaubte es erstmalig anstelle der einzelnen Radar Pulse nur ein Kopfsymbol an der Position des Luftfahrzeuges darzustellen. Die Form des Kopfsymbols informierte darüber ob das dargestellte Ziel nur vom Primärradarsensor, dem Sekundärradarsensor oder von beiden erfasst wurde (auch als Kombiziel bezeichnet). Die vom SSR-Transponder des Luftfahrzeuges abgestrahlte 4 stellige Octal-Codierte Id und der vom barometrischen Höhenmesser gemessene Flight Level wurden als Label neben dem Kopfsymbol des Ziels dargestellt. DERD-MC konnte für eine begrenzte Anzahl von Zielen anstelle der erfassten 4-stelligen ID auch ein Rufzeichen, z. B. LH-123 darstellen.
Für die Darstellung auf digitalen Displays müssen die vom Primärradarsensor und dem Sekundärradarsensor einer Radaranlage über ein Modem gelieferten Daten kombiniert werden. Hier werden beide Radarinformationen in je einen Plotextraktor zu einem digitalen Datenwort verarbeitet, die dann im Radar Data Processor zu einem Datensatz korreliert werden. Die Anzeige erfolgt also auf dem digitalen Bildschirm des Primärradargerätes. Da sich die Signalverzögerungszeiten nun auch in der Bodenstation erheblich unterscheiden, musste anfangs die Antenne des Sekundärradargerätes mit einem kleinen Winkelversatz auf der Primärradarantenne montiert werden. Später wurden diese Verzögerungen softwaretechnisch korrigiert.
Dieses Sekundärradarverfahren hat sich aus einem militärischen System entwickelt, dessen ursprüngliche Aufgabe die Unterscheidung von Freund und Feind auf dem Radarschirm war und primär einen Eigenbeschuss (Fratrizid) verhindern sollte. Während des Zweiten Weltkriegs bestand für die englische Luftabwehr die dringende Notwendigkeit, zwischen eigenen und gegnerischen Zielzeichen auf dem Radarschirm unterscheiden zu können. Deshalb wurde von Frederic Calland Williams und dem später für seine Verdienste geadelten Bertram Vivian Bowden ein System entwickelt, das später als Identification Friend Foe (IFF) bekannt wurde.
Bei den ersten IFF-Systemen (IFF Mark I und Mark II – in britischen und anfangs auch in amerikanischen Dokumenten kennzeichnet dieses „Mark“ eine Art Versionsnummer von einem Grundgerät und wird oft mit „Mk“ abgekürzt) sendeten die IFF-Transponder nach dem Empfang des Abfragepulses des IFF-Interrogators diesen verstärkt wieder aus, wobei der IFF-Transponder nur auf Anforderung eingeschaltet wurde. Da das eigene Flugzeug wegen der internen Signal-Laufzeit im Transponder auf dem Radarschirm doppelt dargestellt wurde, waren im Radargerät keine technischen Erweiterungen nötig. Erst ab dem System IFF Mark III wurde die Antwort in einem eigenen Frequenzband, damals zwischen 157 und 187 MHz, abgestrahlt. Ab diesem Zeitpunkt war ein spezieller Empfänger im Radargerät nötig.
Ab 1943 wurde als gemeinsames britisch-amerikanisches Projekt im United States Naval Research Laboratory unter Federführung des nach Washington umgezogenen B.V. Bowden das IFF Mark V entwickelt, welches unter der Bezeichnung United Nations Beacon (UNB) für eine Serienproduktion angepasst wurde. Dieses IFF-System arbeitete im Frequenzbereich 950 bis 1150 MHz wie die heutigen IFF/SIF-Systeme. Das System arbeitete auf 12 verschiedenen Kanälen mit einem Frequenzabstand zwischen Interrogation und Reply von 17 MHz. Dieses Mark V (IFF) konnte noch keine individuelle Identifikation eines Flugzeuges übermitteln. Eine Weiterentwicklung dieses Prinzips wurde als Mark X bezeichnet, wobei das X als Platzhalter für eine später zu verwendende Bezeichnung genutzt wurde.
Die Weiterentwicklung zu dem IFF Mark X-System mit Mode 1 (64 Id-Codes) als Abwärtskompatibilität zu IFF Mark V, Mode 2 (4096 Id-Codes) und seit Definition des zivilen SSR Systems durch ICAO in Annex 10 auch Mode A (mit 4096 Id-Codes, militärische Bezeichnung Mode 3A) bis Mode D, erlaubte durch Nutzung von impulskodierten Antworten eine individuelle Identifikation von Luftfahrzeugen. Anders als zuvor sendeten alle Transponder nun ihre Antworttelegramme (Replies) auf 1090 MHz, während alle Interrogations auf 1030 MHz erfolgten.
IFF Mark X wurde in den USA entwickelt und die Spezifikationen wurden 1952 für andere NATO-Staaten zur Verfügung gestellt. Die Ergänzung durch das Selective Identification Feature (SIF) zur selektiven Identifizierung von Luftfahrzeugen, ist das Äquivalent zum, von ICAO spezifizierten SSR SPI Pulse und wurde durch die USA 1959 bekannt gegeben. Das Zeichen X war ursprünglich als Platzhalter für eine später noch festzulegende Bezeichnungen gedacht, wurde aber später als die römische Zahl X für „Zehn“ umgedeutet. Die Bezeichnung IFF Mark XI wurde nur kurzzeitig verwendet für die Nutzung von kodierten Abfragen und Antworten. Bis zur Einführung des Nachfolgesystems IFF Mark XII wurde jedoch die Bezeichnung IFF Mark X verwendet.
Aufbauend auf IFF Mark X begann die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) beim 5th ComDiv (Communications Division) Meeting in Montreal 1954 mit der Standardisierung des SSR-Systems. Die Festlegung von 1030,0 MHz und 1090,0 MHz war wichtig, da nur so eine störungsfreie Koexistenz mit dem bereits 1950 von ICAO im Annex 10 definierten und international genutzten ersten ICAO-DME-System möglich war, da das erste ICAO-DME (1950) Interrogations (Abfragen) nur zwischen 936,5 und 986 MHz und Replies (Antworten) nur zwischen 1188,5 und 1211,0 MHz aussendete.
Das heutige von der ICAO standardisierte DME/N (N steht hier für narrow spectrum) basiert aber auf den TACAN-Spezifikationen, welche Nutzungen des gesamten Bereichs von 962 MHz bis 1213 MHz in 1 MHz-Schritten definierte und wurde erst in ICAO Annex 10, Edition 6 standardisiert. Da bei gleichzeitiger Nutzung von DME/N und SSR im Bereich um die Mittenfrequenzen 1030 MHz und 1090 MHz es zu gegenseitigen Störungen kommt, wurde die Nutzung von DME/N Kanälen untersagt, bei denen mindestens eine der Sendefrequenzen (Interrogation- und/oder Reply-Frequenz) im Bereich um 1030 MHz und 1090 MHz liegt. Da es nach Standardisierung von DME/N je nach Standort noch längere Zeit dauerte bis zusätzlich zu TACAN-Transppondern in diesem Bereich auch SSR-Interrogator zum Einsatz kamen, finden sich auch heute noch in Europa immer noch vereinzelt TACAN-Transponder die in diesem Bereich betrieben aufgrund nationaler Entscheidung auf Non Interference Base betrieben werden. Weitere Parameter, z. B. SLS (Side Lobe Suppression, dt. Nebenkeulenunterdrückung) wurde vom 7. ComDiv Meeting im Jahr 1962 beschlossen.
Im nationalen russischen Flugverkehr wird ein ähnliches Codeverfahren wie bei dem internationalen Standard IFF Mark Ⅹ genutzt, aber in einem anderen Frequenzbereich (740 und 837,5 MHz). Dieser Standard wird UVD (russisch: Управление воздушным движением (УВД)) genannt. Es verwendet bei der Abfrage das gleiche System mit den Impulsen P1 bis P3, allerdings mit modifizierten Impulsabständen zwischen P1 und P3 und anderen Inhalten des Antworttelegramms.