[科普]我們所知的世界上最大的微波暗室
美國空軍貝尼菲爾德微波暗室（BAF）位于加利福尼亞州愛德華茲空軍基地，是一個(gè)測(cè)試與評(píng)估射頻電子戰(zhàn)系統(tǒng)的先進(jìn)安裝型系統(tǒng)測(cè)試設(shè)施（ISTF），由美國空軍第412試驗(yàn)聯(lián)隊(duì)電子戰(zhàn)大隊(duì)第772試驗(yàn)中隊(duì)負(fù)責(zé)該設(shè)施的運(yùn)營和維護(hù)。

BAF很大，長(zhǎng)264英尺（約80米）、寬250英尺（約76.2米）、高70英尺（約21.3米）。它是全封閉的射頻屏蔽設(shè)施，但實(shí)際上復(fù)制了露天靶場(chǎng)的測(cè)試環(huán)境。

第412電子戰(zhàn)大隊(duì)指揮官LelandDavis上校說，“這是我們所知的世界上最大的微波暗室?！?/p>

次優(yōu)之選

BAF相比于露天靶場(chǎng)測(cè)試有許多優(yōu)勢(shì)、例如，與靶場(chǎng)測(cè)試不同，BAF提供了便于可重復(fù)測(cè)試的條件。而且，BAF是一個(gè)保密的環(huán)境，可以安全地對(duì)裝備的“戰(zhàn)爭(zhēng)模式”進(jìn)行測(cè)試。在100MHz～18GHz頻率范圍內(nèi)，BAF的射頻屏蔽隔離度大于l00dB，這不僅意味著射頻信號(hào)很難出入暗室，還意味著不會(huì)受到電磁輻射監(jiān)管的限制。

從露天靶場(chǎng)測(cè)試向密閉的地面測(cè)試轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨?！熬蛯?shí)際測(cè)試而言，要追求100%的真實(shí)，只能是實(shí)戰(zhàn)，但我們肯定不想通過戰(zhàn)斗才發(fā)現(xiàn)我們的東西不起作用或有限制。除實(shí)戰(zhàn)以外，最好的地方就是露天靶場(chǎng)，因?yàn)槟憧梢园扬w機(jī)放置到預(yù)定的作戰(zhàn)環(huán)境中。然而，露天靶場(chǎng)有很大的局限性。首先，它們的運(yùn)營和使用都很昂貴。而且，整個(gè)美國也只有幾個(gè)靶場(chǎng)，每個(gè)人都想使用它們。這幾個(gè)靶場(chǎng)所能代表的作戰(zhàn)環(huán)境類型也非常有限?！?/p>

第772測(cè)試中隊(duì)Krohman隊(duì)長(zhǎng)表示：“這正是BAF的價(jià)值所在。BAF是次優(yōu)之選。安裝型系統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)試設(shè)施仍然盡可能地將飛機(jī)置于預(yù)定的作戰(zhàn)環(huán)境中。而且，與直接注入激勵(lì)不同，系統(tǒng)和天線可以通過自由空間輻射與信號(hào)環(huán)境相互作用，就像在露天靶場(chǎng)一樣。

BAF可以容納B-2轟炸機(jī)這樣的大型飛機(jī)

為了準(zhǔn)確展示作戰(zhàn)環(huán)境，BAF有一個(gè)直徑80英尺（約24.5米）、能承重175噸的轉(zhuǎn)臺(tái)，有兩個(gè)40噸的起重機(jī)來提吊測(cè)試飛機(jī)。機(jī)組人員可以坐在飛機(jī)里，像在飛行中一樣操作系統(tǒng)。

今后計(jì)劃在這個(gè)設(shè)施中增加一個(gè)120噸的起重機(jī)?！稗Z炸機(jī)等大型飛機(jī)的很多天線都在底部，所以我們希望也能將它們吊離地面。”新的起重機(jī)計(jì)劃于2020年安裝。BAF還提供了各種供電、冷卻（風(fēng)冷和液冷）和液壓設(shè)施，以滿足不同飛機(jī)的多種需求。

暗室里布滿了各種威脅系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過光纖連接，以避免不必要的射頻輻射污染測(cè)試環(huán)境。飛機(jī)的測(cè)試接口也采用了光纖連接，可以實(shí)時(shí)提取所有總線的數(shù)據(jù)并進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通常在飛行測(cè)試中，只能通過遙測(cè)鏈路將有限的信息傳輸?shù)降孛婊蛴涗浽陲w機(jī)上，用于測(cè)試后的審查和分析。

暗室中的所有測(cè)試活動(dòng)都在測(cè)試控制室進(jìn)行監(jiān)控和管理，第772測(cè)試中隊(duì)運(yùn)營和項(xiàng)目開發(fā)主管EdSabat表示，暗室提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境設(shè)置，可以與飛機(jī)建立更多的連線，這些連線可以穿過轉(zhuǎn)臺(tái)并隨著轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，這樣就基本上可以使用所有的實(shí)驗(yàn)室工具。

“全球鷹”無人機(jī)需要將外部指控信號(hào)送入暗室，以模擬任務(wù)控制單元。

隨著無人機(jī)系統(tǒng)在軍隊(duì)的使用越來廣泛。這些無人機(jī)也需要進(jìn)行測(cè)試，正如Krohman所觀察到的，“我們?cè)跓o人機(jī)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)特之處就是這些系統(tǒng)不進(jìn)行任何記錄，特別是‘全球鷹’無人機(jī)。它的數(shù)據(jù)都通過衛(wèi)星連接到分布式地面站，因?yàn)閿?shù)據(jù)必須在地面站進(jìn)行處理，所以接入它的總線并不能獲得任何信息?！睘榱斯?jié)省成本，并保持測(cè)試環(huán)境與實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境和工作狀態(tài)一致，BAF的測(cè)試設(shè)計(jì)者不想對(duì)無人機(jī)的機(jī)身進(jìn)行修改。為此，他們?cè)诎凳彝獍惭b了Ku波段的衛(wèi)星通信中繼器，這樣他們就可以通過衛(wèi)星與無人機(jī)的任務(wù)控制單元進(jìn)行交互，從而像在飛行中一樣控制“全球鷹”或其他無人機(jī)。

Dunn說：“由于暗室是屏蔽的，我們用暗室內(nèi)的接收器接收來自無人機(jī)的輻射，然后通過光纖將信號(hào)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，再將其發(fā)射到外部的Ku波段天線。發(fā)往無人機(jī)的控制信號(hào)也采用類似的轉(zhuǎn)換過程，從而保證了暗室與外界的隔絕?！?/p>

測(cè)試能力

為了對(duì)電子戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行充分的戰(zhàn)斗測(cè)試，第772中隊(duì)擁有一個(gè)最先進(jìn)的仿真/激勵(lì)系統(tǒng)，可以逼真地模擬真實(shí)的電子戰(zhàn)/信息作戰(zhàn)任務(wù)環(huán)境。戰(zhàn)斗電磁環(huán)境模擬器（CEESIM）可以產(chǎn)生幾乎所有射頻威脅系統(tǒng)或己方射頻輻射源的信號(hào)，包括許多在露天靶場(chǎng)中沒有的當(dāng)前的和未來威脅。

第412電子戰(zhàn)大隊(duì)最近完成了CEESIM改進(jìn)和現(xiàn)代化項(xiàng)目的壽命周期擴(kuò)展（CIMPLEX）工作，以提供新的電子戰(zhàn)威脅生成能力，具體體現(xiàn)在輻射源類型和威脅密度上。升級(jí)后，CEESIM能夠在100MHz～18GHz的頻率范圍內(nèi)生成自由空間輻射信號(hào)，有效輻射功率在低頻段可達(dá)到+47dBm，在中頻段和高頻段可達(dá)到+68dBm，這個(gè)功率電平可以模擬20海里處120dBm的威脅。

CEESIM的兩個(gè)數(shù)字生成子系統(tǒng)可以生成每個(gè)威脅脈沖的脈沖描述字。兩個(gè)子系統(tǒng)可以生成1010個(gè)時(shí)間上重疊的輻射源。對(duì)于一個(gè)典型的最大脈沖密度、自由空間場(chǎng)景，可以生成269個(gè)脈沖輻射源（包括256個(gè)低重頻、7個(gè)中重頻和6個(gè)脈沖調(diào)制信號(hào)）和5個(gè)連續(xù)波信號(hào)。脈沖密度可以達(dá)到180萬脈沖/秒，脈沖丟失率可以控制在3%以下（脈沖密度為245萬脈沖/秒，且沒有任何連續(xù)波的情況下）。暗室內(nèi)最多可容納26個(gè)自由空間發(fā)射車，可以提供36個(gè)源通道——包括12個(gè)高波段（6～18GHz)）、20個(gè)中波段（2～6GHz)）和4個(gè)低波段（100MHz～2GHz)，用于測(cè)試飛機(jī)的所有象限和扇區(qū)。所需發(fā)射車的數(shù)量和位置取決于測(cè)試需求和場(chǎng)景，威脅的數(shù)量取決于所選輻射源的占空比和期望的仿真逼真度。

CEESIM可以在人工腳本或自動(dòng)化事件驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)景模式下運(yùn)行，也可以利用第772測(cè)試中隊(duì)的另一項(xiàng)資源生成的場(chǎng)景。除了BAF，第772測(cè)試中隊(duì)還開發(fā)并維護(hù)了一個(gè)任務(wù)級(jí)防空精確模擬系統(tǒng)即數(shù)字化綜合防空系統(tǒng)（DIADS），包括地對(duì)空導(dǎo)彈、雷達(dá)、跟蹤算法和指控節(jié)點(diǎn)。DIADS可以模擬一個(gè)國家或地區(qū)已經(jīng)部署或計(jì)劃在未來投入使用的作戰(zhàn)資產(chǎn)，能夠深入評(píng)估國防部武器系統(tǒng)在敵對(duì)空域作戰(zhàn)的生存能力。

Davis上校強(qiáng)調(diào)：“盡管CIMPLEX項(xiàng)目顯著提升了威脅生成能力，但還有很多工作要做。我們對(duì)能力的需求是無止境的，我們需要更高的威脅密度，我們將在資源允許的情況下繼續(xù)努力?！?/p>

BAF提供了廣泛的技術(shù)測(cè)試，特別是對(duì)天線特性和天線方向圖的測(cè)量，提供了許多不同類型的安裝型測(cè)試，可以在100MHz～40GHz的頻率范圍內(nèi)同時(shí)收集16個(gè)天線的振幅和相位數(shù)據(jù)。天線的相對(duì)和絕對(duì)增益可以通過比對(duì)法或跟蹤參考法進(jìn)行測(cè)量。

前不久，在測(cè)試間內(nèi)正在對(duì)一架B-1B轟炸機(jī)進(jìn)行大約60多個(gè)天線方向圖的測(cè)量（考慮到不同的方位、俯仰、極化和頻率，相當(dāng)于200多萬幅測(cè)量圖）。Davis上校表示，BAF對(duì)B-1B做了大量的工作，特別值得一提的是，他們最近幫助B-1B機(jī)群確認(rèn)了一個(gè)很特殊的電子戰(zhàn)問題，使用B-1B的部隊(duì)其實(shí)知道這個(gè)問題的存在，但未能確認(rèn)并找到這個(gè)問題，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)群增加了數(shù)百萬美元的維護(hù)成本，還影響到了機(jī)群對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境的適應(yīng)性?！霸谝粋€(gè)星期的實(shí)際測(cè)試時(shí)間里，我們花了不到12.5萬美元，就測(cè)出了問題所在，并為整個(gè)機(jī)群提供了解決方案建議。

BAF還提供雷達(dá)目標(biāo)回波和電子對(duì)抗仿真。對(duì)雷達(dá)可以單獨(dú)評(píng)估，也可以與其他機(jī)載系統(tǒng)的操作相結(jié)合，并在射頻威脅和干擾存在的情況下進(jìn)行評(píng)估。測(cè)試設(shè)施包括可編程雷達(dá)目標(biāo)發(fā)生器和一個(gè)電子對(duì)抗發(fā)射系統(tǒng)，使用同步干擾技術(shù)可以生成合成的雷達(dá)目標(biāo)回波，雷達(dá)系統(tǒng)可以檢測(cè)和觀察到這些目標(biāo)。

BAF還部署了一套通信、導(dǎo)航和識(shí)別（CNI)系統(tǒng)，主要由聯(lián)合通信模擬器和數(shù)據(jù)鏈組成。聯(lián)合通信模擬器可以模擬敵方和己方的射頻信號(hào)。數(shù)據(jù)鏈可以為己方的態(tài)勢(shì)感知信息提供各種數(shù)據(jù)鏈接，包括用于高保真度Link-16網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的Link-16模擬套件。BAF還提供電磁環(huán)境效應(yīng)測(cè)量，以及幾種類型的GPS測(cè)試。待測(cè)系統(tǒng)可以選擇從GPS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)或高級(jí)全球?qū)Ш侥M器（AGNS）接入GPS信號(hào)。

測(cè)試規(guī)劃和報(bào)告

Krohman指出，BAF的測(cè)試規(guī)劃與設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程?！拔覀冃枰?個(gè)月到1年的時(shí)間提前與客戶進(jìn)行溝通，讓他們了解我們的能力，我們也要了解客戶真正需要什么樣的測(cè)試條件和什么樣的數(shù)據(jù)。例如對(duì)于一個(gè)基本的雷達(dá)告警接收機(jī)測(cè)試，就需要客戶回答53個(gè)問題。對(duì)我們而言，唯一的限制就是客戶的想象力。只要客戶描述清楚想要的數(shù)據(jù)和環(huán)境，我們就能創(chuàng)造這樣的環(huán)境?！?/p>

Krohman說：“另一方面，速度也很關(guān)鍵。BAF的目標(biāo)是在24小時(shí)內(nèi)把數(shù)據(jù)送到客戶那里。數(shù)據(jù)會(huì)和BAF的測(cè)試規(guī)劃及分析工具打包在一起。我們現(xiàn)在也在嘗試使用一些測(cè)試規(guī)劃工具進(jìn)行測(cè)試后分析，這樣客戶就可以立即看到、理解并使用他們的數(shù)據(jù)。說到底，人們來這里的目的是為了購買數(shù)據(jù)。我們是專業(yè)的數(shù)據(jù)提供者。客戶常常驚嘆可以在如此短的時(shí)間內(nèi)獲得如此多的數(shù)據(jù)，而且還可以對(duì)測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試配置和實(shí)際測(cè)試過程做到完全掌控。在這里，你可以持續(xù)進(jìn)行8個(gè)小時(shí)的測(cè)試，隨時(shí)可以啟動(dòng)和停止測(cè)試。而在飛行測(cè)試中，可能一個(gè)架次只能測(cè)10分鐘，然后等待飛機(jī)返航?！?/p>

BAF中的B-1B轟炸機(jī)

 為了說明數(shù)據(jù)收集效率的差異，Krohman列舉了最近在BAF進(jìn)行的沙特阿拉伯F-15戰(zhàn)斗機(jī)測(cè)試項(xiàng)目的例子。“波音公司的客戶在這里進(jìn)行了兩周的測(cè)試，他們獲得的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于在露天靶場(chǎng)進(jìn)行41周飛行測(cè)試的數(shù)據(jù)。我們并不是說我們可以完全取代飛行測(cè)試。系統(tǒng)仍然需要在預(yù)期的作戰(zhàn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。但是，我們可以幫助這些系統(tǒng)更有效地走向成熟，這樣你在靶場(chǎng)就不必浪費(fèi)時(shí)間來排除問題了?！?/p>

BAF能夠測(cè)試幾乎所有的美國軍用飛機(jī)以及盟友的飛機(jī)，包括F-35、F-22、F/A-18和F-15攻擊機(jī)/戰(zhàn)斗機(jī)；C-17運(yùn)輸機(jī)；KC-46A加油機(jī)；AH-64攻擊直升機(jī)；英國“臺(tái)風(fēng)”和“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)等。

對(duì)BAF的需求十分旺盛。Krohman說：“現(xiàn)在的計(jì)劃已經(jīng)排到了2020年，但重要的請(qǐng)求通常可以優(yōu)先安排。我們?cè)皆鐓⑴c客戶的進(jìn)度需求，工作就越好開展。美國空軍和國防部都有一個(gè)優(yōu)先通道，我們會(huì)優(yōu)先滿足他們的需求。第772測(cè)試中隊(duì)的運(yùn)營主管SarahSummers少校專門負(fù)責(zé)暗室的日常和長(zhǎng)期運(yùn)行，確保暗室不會(huì)被空置?！?/p>

“就在過去的兩年里，我們接觸了大量的開發(fā)和采購項(xiàng)目以及作戰(zhàn)部署系統(tǒng)，包括B-52、B-l和B-2這三型戰(zhàn)略轟炸機(jī)。其他具有重大影響的測(cè)試活動(dòng)包括海軍下一代干擾機(jī)天線的早期測(cè)試?！?/p>

改進(jìn)和現(xiàn)代化

正如Davis上校所指出的，對(duì)BAF和第412電子戰(zhàn)大隊(duì)整體測(cè)試能力的投資從未停止過。為了管理需求，第412大隊(duì)實(shí)施了持續(xù)的投資和現(xiàn)代化項(xiàng)目，項(xiàng)目受不斷演進(jìn)的威脅的驅(qū)動(dòng)。Davis說：“空軍參謀長(zhǎng)最近提出的《空中優(yōu)勢(shì)2030》的愿景給我們提供了指引，這就是我們正在追求的目標(biāo)。”Davis指的是空中優(yōu)勢(shì)體系能力協(xié)作小組（ECCT）的愿景，即制定能力選項(xiàng)，使聯(lián)合部隊(duì)在2030年及以后的高度對(duì)抗環(huán)境中擁有空中優(yōu)勢(shì)。Davis說：“考慮到我們?cè)谌藛T配備和資金來源方面的限制，我們正在盡最大努力向這個(gè)計(jì)劃邁進(jìn)?！?/p>

除了前述的CIMPLEX項(xiàng)目外，BAF當(dāng)前正在開展一個(gè)來自國防部作戰(zhàn)測(cè)試和評(píng)估指令的項(xiàng)目。該指令要求所有的軍種應(yīng)當(dāng)具備足夠的測(cè)試能力，用于測(cè)試和分析同等對(duì)手的能力。Davis說：“我們獲得7500萬美元的投資，啟動(dòng)了這個(gè)項(xiàng)目?！北M管出于保密原因，Davis上校沒有具體說明新的能力，但他指出，BAF現(xiàn)在能夠在一個(gè)模擬的環(huán)境中測(cè)試一些重要的威脅，太平洋空軍和太平洋司令部都很關(guān)注這些威脅。

BAF正在研究改進(jìn)在較低波段的能力。預(yù)警雷達(dá)越來越多地工作在低波段，以期在更遠(yuǎn)的距離上探測(cè)到來襲的飛機(jī)。Davis說：“我們正在研究啟動(dòng)項(xiàng)目時(shí)如何兼顧經(jīng)濟(jì)與技術(shù)因素，把我們的能力拓展到那些較低的波段。低波段對(duì)暗室的面積提出了更高的要求，但我們有世界上最大的暗室，我們比其他人更有潛力。”

BAF還在研究毫米波頻段的能力，Krohman指出：“毫米波波段在某些方面要比低波段容易，因?yàn)楹撩撞ǖ乃p要大一些。毫米波的缺點(diǎn)是，由于波長(zhǎng)很短，現(xiàn)有的吸波材料表現(xiàn)得就像平坦的墻，會(huì)將毫米波信號(hào)反射回來?！?/p>

Dunn補(bǔ)充道，第412電子戰(zhàn)大隊(duì)當(dāng)前的改進(jìn)工作主要致力于研究下一代威脅的信號(hào)生成和激勵(lì)模擬器即CEESIM之類的能力?，包括拓展低頻、超低頻以及Ka波段的能力。但他又指出，為了響應(yīng)?作戰(zhàn)人員的即時(shí)需求，能力改進(jìn)項(xiàng)目經(jīng)常被延遲?！癒a波段能力的改進(jìn)就是一個(gè)例子。我們有一個(gè)正在進(jìn)行的項(xiàng)目，需要拆卸暗室來展示Ka波段的能力，但我們今年的日程表已經(jīng)排滿，擠不出這樣的空檔?！?/p>

Davis總結(jié)道：“對(duì)BAF進(jìn)行改進(jìn)投資是持續(xù)不斷的。我們與國防部辦公室以及空軍測(cè)試和評(píng)估部門緊密合作，優(yōu)先保障我們的開支。我們還與客戶群建立了聯(lián)系，幫助他們確定真正需要關(guān)注的焦點(diǎn)。BAF的價(jià)值是很難被取代的，因?yàn)樘鎿QBAF的成本將高達(dá)12億美元。”
以上信息由天華中威科技小編整理，歡迎來訪。