El radar funciona mediante una antena transmisora que envía una señal a través de la atmósfera, al igual que las ondas que se mueven desde un punto central cuando una roca cae al agua. El sistema de radar también es una antena receptora separada pero integral que recibe la señal de retorno que rebota en la piel del avión. Dependiendo del tamaño y la forma del avión, esta señal de retorno puede ser fuerte. Pero, con mayor frecuencia, es extremadamente débil porque un porcentaje muy pequeño de la señal transmitida regresa a la antena receptora. Debido a esta deficiencia, los transpondedores ATC están diseñados para responder a las señales de transmisión del radar mediante la transmisión de una señal de retorno mucho más potente y, por lo tanto, más detectable de regreso hacia la estación terrestre.
Los transpondedores del Modo A realmente no transmiten información al suelo. Todo lo que hace es transmitir un retorno de radar mejorado que el radar ATC basado en tierra está diseñado para interpretar la distancia, la velocidad de avance y el rumbo al avión objetivo. Responde al rayo de radar de la estación terrestre después de que golpea una antena de transpondedor dedicada en el avión. De lo contrario, el radar ATC en tierra solo es capaz de procesar los retornos de radar de la aeronave más grande en el aire. Es por eso que ATC puede negarse a darle seguimiento de vuelo si su transpondedor no funciona, o pueden prohibirle ingresar a algún espacio aéreo sin un transpondedor. Esta es también la razón por la cual es importante apagar su transpondedor en el suelo, para ordenar la visualización de radar ATC de tráfico innecesario.
El modo C funciona de manera muy parecida. Responde a las señales de radar de tierra transmitiendo un retorno mejorado que puede ser procesado por el sistema de radar ATC. Además, en respuesta a esta solicitud, también transmitirá la altitud de la aeronave al suelo para que el ATC pueda calcular una posición tridimensional para la aeronave. El ATC basado en tierra utiliza señales de retorno de ambos tipos de transpondedores para generar electrónicamente una falla en la visualización del radar de los controladores que corresponde a la posición 2D de la aeronave y agrega información de altitud del Modo C, y calcula la velocidad de avance y el rumbo y predice predicciones donde la aeronave será en los próximos segundos. Es importante saber que esta falla de radar, que es generada por computadora, no pretende ser representativa del tamaño o la forma de la aeronave. En otras palabras, un Boeing 747 generará el mismo tamaño de pantalla de radar que un avión Cessna 172 más pequeño.
El Modo S es un tercer tipo de transpondedor que se usa principalmente en aviones de largo alcance que ayuda al ATC a rastrear la posición del avión incluso cuando está fuera de la línea de visión de la antena de radar terrestre. Se puede combinar con el enlace de datos VHF para permitir que ATC rastree los aviones en rutas aéreas principalmente oceánicas. Un transpondedor en Modo-S funcionará igual que el Modo C cuando la aeronave esté sobre tierra o dentro del alcance de la antena de radar en tierra.
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Por cierto, las limitaciones inherentes en el transpondedor ATC / sistema de radar ATC son en parte la razón por la cual todos los aviones civiles se aterrizaron justo después de los ataques del 11 de septiembre. Los aviones hostiles o aquellos con el transpondedor equipado con el transpondedor apagado el transpondedor podrían no ser detectados en ciertas situaciones por el sistema de radar ATC. Solo los radares militares son capaces de detectar y rastrear aviones sin transpondedores. Lo mejor de estos aviones también puede determinar el tamaño y tipo de avión por la fuerza de la señal de radar reflejada desde la piel del avión. Todos los aviones militares están equipados con un transpondedor IFF (amigo o enemigo de identificación) para identificar aviones amigos, suponiendo que cualquier avión que no transmita esta baliza sea hostil.
Los aviones Stealth pueden evadir la detección de radar al desviar la señal del radar, en lugar de reflejarla directamente a la antena del radar. Como un rebote del boletín, el haz del radar cambia de dirección lejos de la pistola (antena transmisora de radar) en lugar de regresar directamente al tirador (antena receptora de radar).