美国空军贝尼菲尔德微波暗室（BAF)位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地，是一个测试与评估射频电子战系统与系统之系统的先进安装型系统测试设施（ISTF），由美国空军第412试验联队电子战大队第772试验中队负责该设施的运营和维护。BAF很大，长264英尺（约80米）、宽250英尺（约76.2米）、高70英尺（约21.3米），差不多和足球场一样大。
BAF是全封闭的射频屏蔽设施，模拟复制了露天靶场的测试环境。BAF相比于露天靶场测试有许多优势、例如，与靶场测试不同，BAF提供了便于可重复测试的条件。而且，BAF是一个保密的环境，可以安全地对装备的“战争模式”进行测试。在100MHz～18GHz频率范围内，BAF的射频屏蔽隔离度大于l00dB，这不仅意味着射频信号很难出入暗室，还意味着不会受到电磁辐射监管的限制。
美“太空战”网2023年6月6日报道，美空军贝尼菲尔德微波暗室（BAF）对“导航技术卫星”-3 (NTS-3)进行测试。该卫星是美军近年来首个实验性综合导航卫星系统，预计将于 2023 年底发射。完成测试后，NTS-3将会在接近地球静止轨道上运行一年，并从相控阵天线广播导航信号。
BAF还提供雷达目标回波和电子对抗仿真。对雷达可以单独评估，也可以与其他机载系统的操作相结合，并在射频威胁和干扰存在的情况下进行评估。测试设施包括可编程雷达目标发生器和一个电子对抗发射系统，使用同步干扰技术可以生成合成的雷达目标回波，雷达系统可以检测和观察到这些目标。BAF部署了一套通信、导航和识别（CNI)系统，主要由联合通信模拟器和数据链组成。联合通信模拟器可以模拟敌方和己方的射频信号。数据链可以为己方的态势感知信息提供各种数据链接，包括用于高保真度Link-16网络测试的Link-16模拟套件。BAF还提供电磁环境效应测量，以及几种类型的GPS测试。待测系统可以选择从GPS转发系统或高级全球导航模拟器（AGNS）接入GPS信号。
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为了准确展示作战环境，BAF有一个直径80英尺（约24.5米）、能承重175吨的转台，有两个40吨的起重机来提吊测试飞机。机组人员可以坐在飞机里，像在飞行中一样操作系统。
BAF能够测试几乎所有的美国军用飞机以及盟友的飞机，包括F-35、F-22、F/A-18和F-15攻击机/战斗机；B2,B1B轰炸机；C-17运输机；KC-46A加油机；AH-64攻击直升机；英国“台风”和“狂风”战斗机等。
NTS-3卫星是美空军正在研发的第三代PNT导航卫星。2019 年，美空军部将 NTS-3 设计为三个先锋计划之一，如果试验成功，美国空军将会在未来几年内全部替换掉目前的GPS卫星系统。该卫星由 L3Harris Technologies 开发，建立在 1970 年代推出的 NTS-1 和 NTS-2 的基础之上。NTS-3包括采用了全新的地面设备和终端，指挥控制站和软件无线电。地面部分的具体改进将使自动化“熄灯”操作、控制站故障切换、近实时环境感知、纠错和定制波形的生成、星载系统将监控时钟精度和轨道参数。最为重要的功能是将采用新的数字信号发生器，可以在轨道上重新编程，变成新的信号再传递出去，极大地提高了信号的抗干扰能力并可以在新信号中添加特征码提高反欺骗性能。
该卫星有望突破当今天基定位、导航和授时 (PNT) 技术的边界，为更稳健、更具弹性和响应性的卫星 (SATNAV) 技术架构铺平道路。首颗NTS-3卫星试验由美国太空军执行，计划于2023年底完成。
美空军贝尼菲尔德微波暗室位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地，是一个测试与评估射频电子战系统与系统之系统的先进安装型系统测试设施（ISTF），由美国空军第412试验联队电子战大队第772试验中队负责该设施的运营和维护。
BAF长264英尺（约80米）、宽250英尺（约76.2米）、高70英尺（约21.3米）。是全封闭的射频屏蔽设施，模拟复制了露天靶场的测试环境。与露天靶场测试不同，BAF提供了便于可重复测试的条件。BAF是一个保密的环境，可以安全地对装备的“战争模式”进行测试。在100MHz～18GHz频率范围内，BAF的射频屏蔽隔离度大于l00dB，这不仅意味着射频信号很难出入暗室，还意味着不会受到电磁辐射监管的限制。
BAF是进行多种类型GPS测试的绝佳设施。暗室屏蔽效能（≥100dB）允许GPS跟踪和干扰测试，无需频率管理或监管机构批准。
除了前述的CIMPLEX项目外，BAF当前正在开展一个来自国防部作战测试和评估指令的项目。该指令要求所有的军种应当具备足够的测试能力，用于测试和分析同等对手的能力。BAF正在研究改进在较低波段的能力。预警雷达越来越多地工作在低波段，以期在更远的距离上探测到来袭的飞机。
战斗电磁环境模拟器（CEESIM）可以产生几乎所有射频威胁系统或己方射频辐射源的信号，包括许多在露天靶场中没有的当前的和未来威胁。
第412电子战大队最近完成了CEESIM改进和现代化项目的寿命周期扩展（CIMPLEX）工作，以提供新的电子战威胁生成能力，具体体现在辐射源类型和威胁密度上。升级后，CEESIM能够在100MHz～18GHz的频率范围内生成自由空间辐射信号，有效辐射功率在低频段可达到+47dBm，在中频段和高频段可达到+68dBm，这个功率电平可以模拟20海里处120dBm的威胁。
CEESIM的两个数字生成子系统可以生成每个威胁脉冲的脉冲描述字。两个子系统可以生成1010个时间上重叠的辐射源。对于一个典型的最大脉冲密度、自由空间场景，可以生成269个脉冲辐射源（包括256个低重频、7个中重频和6个脉冲调制信号）和5个连续波信号。脉冲密度可以达到180万脉冲/秒，脉冲丢失率可以控制在3%以下（脉冲密度为245万脉冲/秒，且没有任何连续波的情况下）。
暗室内最多可容纳26个自由空间发射车，可以提供36个源通道——包括12个高波段（6～18GHz)）、20个中波段（2～6GHz)）和4个低波段（100MHz～2GHz)，用于测试飞机的所有象限和扇区。所需发射车的数量和位置取决于测试需求和场景，威胁的数量取决于所选辐射源的占空比和期望的仿真逼真度。
CEESIM可以在人工脚本或自动化事件驱动的场景模式下运行，也可以利用第772测试中队的另一项资源生成的场景。除了BAF，第772测试中队还开发并维护了一个任务级防空精确模拟系统即数字化综合防空系统（DIADS），包括地对空导弹、雷达、跟踪算法和指控节点。DIADS可以模拟一个国家或地区已经部署或计划在未来投入使用的作战资产，能够深入评估国防部武器系统在敌对空域作战的生存能力。
电磁环境作战模拟器（CEESIM）提供模拟射频多个同时发射信号的静态/动态属性，以图逼真地模拟真实战场电磁状态，是测试和验证复杂电子战设备有效性的最具成本效益的手段。
2013年，诺·格公司使用CEESIM，为美国空军搭建了AN / ALR-69雷达系统的验证环境。CEESIM可以提供陆基、海基和机载多种雷达的电磁环境。
在其各种配置中，CEESIM可以产生复杂的动态电磁环境，用于直接注入或自由空间辐射到EW系统中，具有无与伦比的保真度，准确性和经济性。随着CEESIM最新技术的发展，先进的脉冲发生（APG），高速直接数字合成器（DDS）技术被用于生成逼真的电子战和通信，导航，和识别（CNI）信号环境，可用各种脉冲特征的复杂调制信号模拟。APG功能为用户提供了显着的优势，包括更高的采样率，更宽带宽，更高的精度和分辨率以及更短的校准时间。该功能还有助于减少RF部件的数量，从而降低成本并提高系统可靠性。
另外，Amherst系统公司的产品通过将CEESIM、实时IR / EO场景模拟器（RISS）和信号测量系统（SMS）相结合，可以无缝得协作，提供完整的多光谱模拟环境。这些产品的同步通过同步与控制系统（SCS）来实现，该产品允许对多个传感器环境的时间同步进行协调。
从露天靶场测试向密闭的地面测试转型是大势所趋。BAF相比于露天靶场测试有许多优势、例如，与靶场测试不同，BAF提供了便于可重复测试的条件。而且，BAF是一个保密的环境，可以安全地对装备的“战争模式”进行测试。在100MHz～18GHz频率范围内，BAF的射频屏蔽隔离度大于l00dB，这不仅意味着射频信号很难出入暗室，还意味着不会受到电磁辐射监管的限制。
BAF提供了广泛的技术测试，特别是对天线特性和天线方向图的测量，提供了许多不同类型的安装型测试，可以在100MHz～40GHz的频率范围内同时收集16个天线的振幅和相位数据。天线的相对和绝对增益可以通过比对法或跟踪参考法进行测量。前不久，在测试间内正在对一架B-1B轰炸机进行大约60多个天线方向图的测量（考虑到不同的方位、俯仰、极化和频率，相当于200多万幅测量图）。
BAF的测试规划与设计是一个复杂的过程，需要6个月到1年的时间提前与客户进行沟通，让他们了解我们的能力，我们也要了解客户真正需要什么样的测试条件和什么样的数据。例如对于一个基本的雷达告警接收机测试，就需要客户回答53个问题。对我们而言，唯一的限制就是客户的想象力。只要客户描述清楚想要的数据和环境，我们就能创造这样的环境。另一方面，速度也很关键。BAF的目标是在24小时内把数据送到客户那里。数据会和BAF的测试规划及分析工具打包在一起。我们现在也在尝试使用一些测试规划工具进行测试后分析，这样客户就可以立即看到、理解并使用他们的数据。说到底，人们来这里的目的是为了购买数据。我们是专业的数据提供者。客户常常惊叹可以在如此短的时间内获得如此多的数据，而且还可以对测试计划、测试配置和实际测试过程做到完全掌控。在这里，你可以持续进行8个小时的测试，随时可以启动和停止测试。而在飞行测试中，可能一个架次只能测10分钟，然后等待飞机返航。”
为了说明数据收集效率的差异，Krohman列举了最近在BAF进行的沙特阿拉伯F-15战斗机测试项目的例子。“波音公司的客户在这里进行了两周的测试，他们获得的数据量相当于在露天靶场进行41周飞行测试的数据。我们并不是说我们可以完全取代飞行测试。系统仍然需要在预期的作战环境中进行测试。但是，我们可以帮助这些系统更有效地走向成熟，这样你在靶场就不必浪费时间来排除问题了。”BAF能够测试几乎所有的美国军用飞机以及盟友的飞机，包括F-35、F-22、F/A-18和F-15攻击机/战斗机；C-17运输机；KC-46A加油机；AH-64攻击直升机；英国“台风”和“狂风”战斗机等
为了准确展示作战环境，BAF有一个直径80英尺（约24.5米）、能承重175吨的转台，有两个40吨的起重机来提吊测试飞机。机组人员可以坐在飞机里，像在飞行中一样操作系统。今后计划在这个设施中增加一个120吨的起重机。“轰炸机等大型飞机的很多天线都在底部，所以我们希望也能将它们吊离地面。”新的起重机计划于2020年安装。BAF还提供了各种供电、冷却（风冷和液冷）和液压设施，以满足不同飞机的多种需求。
暗室里布满了各种威胁系统，这些系统通过光纤连接，以避免不必要的射频辐射污染测试环境。飞机的测试接口也采用了光纤连接，可以实时提取所有总线的数据并进行监测。通常在飞行测试中，只能通过遥测链路将有限的信息传输到地面或记录在飞机上，用于测试后的审查和分析。
暗室中的所有测试活动都在测试控制室进行监控和管理，第772测试中队运营和项目开发主管EdSabat表示，暗室提供了一个实验室环境设置，可以与飞机建立更多的连线，这些连线可以穿过转台并随着转台旋转，这样就基本上可以使用所有的实验室工具。
“全球鹰”无人机需要将外部指控信号送入暗室，以模拟任务控制单元。
随着无人机系统在军队的使用越来广泛。这些无人机也需要进行测试，正如Krohman所观察到的，“我们在无人机测试中发现一个独特之处就是这些系统不进行任何记录，特别是‘全球鹰’无人机。它的数据都通过卫星连接到分布式地面站，因为数据必须在地面站进行处理，所以接入它的总线并不能获得任何信息。”
为了节省成本，并保持测试环境与实际作战环境和工作状态一致，BAF的测试设计者不想对无人机的机身进行修改。为此，他们在暗室外安装了Ku波段的卫星通信中继器，这样他们就可以通过卫星与无人机的任务控制单元进行交互，从而像在飞行中一样控制“全球鹰”或其他无人机。Dunn说：“由于暗室是屏蔽的，我们用暗室内的接收器接收来自无人机的辐射，然后通过光纤将信号和数据转换成射频信号，再将其发射到外部的Ku波段天线。发往无人机的控制信号也采用类似的转换过程，从而保证了暗室与外界的隔绝。”
常见典型暗室一览
该暗室是目前国内规模最大的多功能天线测量实验室（长60m×宽30m×高30m）。该项目位于重庆中国信息通信研究院（西南分院）的5G天馈线检测实验室，可进行天线远场及汽车整车天线的测试，测试频率覆盖400MHz~110GHz。
正如Davis上校所指出的，对BAF和第412电子战大队整体测试能力的投资从未停止过。为了管理需求，第412大队实施了持续的投资和现代化项目，项目受不断演进的威胁的驱动。Davis说：“空军参谋长最近提出的《空中优势2030》的愿景给我们提供了指引，这就是我们正在追求的目标。”Davis指的是空中优势体系能力协作小组（ECCT）的愿景，即制定能力选项，使联合部队在2030年及以后的高度对抗环境中拥有空中优势。考虑到我们在人员配备和资金来源方面的限制，我们正在尽最大努力向这个计划迈进。我们获得7500万美元的投资，启动了这个项目。”尽管出于保密原因，Davis上校没有具体说明新的能力，但他指出，BAF现在能够在一个模拟的环境中测试一些重要的威胁，太平洋空军和太平洋司令部都很关注这些威胁。 我们正在研究启动项目时如何兼顾经济与技术因素，把我们的能力拓展到那些较低的波段。低波段对暗室的面积提出了更高的要求，但我们有世界上最大的暗室，我们比其他人更有潜力，对BAF进行改进投资是持续不断的。我们与国防部办公室以及空军测试和评估部门紧密合作，优先保障我们的开支。我们还与客户群建立了联系，帮助他们确定真正需要关注的焦点。BAF的价值是很难被取代的，因为替换BAF的成本将高达12亿美元。
BAF还在研究毫米波频段的能力，Krohman指出：“毫米波波段在某些方面要比低波段容易，因为毫米波的衰减要大一些。毫米波的缺点是，由于波长很短，现有的吸波材料表现得就像平坦的墙，会将毫米波信号反射回来。”Dunn补充道，第412电子战大队当前的改进工作主要致力于研究下一代威胁的信号生成和激励模拟器即CEESIM之类的能力，包括拓展低频、超低频以及Ka波段的能力。但他又指出，为了响应作战人员的即时需求，能力改进项目经常被延迟。“Ka波段能力的改进就是一个例子。我们有一个正在进行的项目，需要拆卸暗室来展示Ka波段的能力，但我们今年的日程表已经排满，挤不出这样的空档。”
卫星通讯通道仿真测试
卫星通信业务发展的需要，设计人员需要更为有效的仿真测试设备，要求它具有宽带仿真和测试功能，真实地模拟通道中环境坏损因素、以及通道中各部件对系统的影响。这样，设计人员才能在设计阶段有效地控制设计余度，同时满足成本、可靠性和容量的要求。目前，卫星系统设计者在设计过程中可以使用若干种辅助工具。设计模拟和测试工具主要有以下三种：计算机建模和模拟工具、制造和发射试验卫星、卫星通道模拟器。
借助计算机建模和模拟工具，设计者可以建立多种信道坏损的模型，并通过模型综合考虑系统的总体性能。这些工具能够完成基本设计，并进行性能评估。此类软件用于台式机和高级工作站。为得到准确的结果，即使使用最快的处理器也需要花费大量的计算时间，这样就限制了模拟对象的数量，也限制了能够分析的综合坏损模型。这些模型也可能并没有正确反映实际情况。
此外，有的公司或者单位已经制造并发射了实验卫星，以便在真实环境中通过真实的硬件和软件来检测新的通信技术和理念。这些卫星包括ACT、Artemis、Kopernikus、N-Star、Superbird以及Italsat F1。这些卫星的制造成本昂贵，但它们为当今宽带卫星设计的精细技术和定义方法提供了颇有价值的实验环境。卫星位于整个设计金字塔的塔尖，它们的性能通过设计来确定，因此根据需要更改技术规格的余地很小，同时也很难通过更改坏损机制来检测它们对系统整体性能的影响。
卫星信道模拟器把测试环境和模拟环境很好地结合起来，为用户提供所需的精确度和实时性能。Aeroflex生产的Celerity CS80000宽带信道模拟器(BCS)系列就是很好的例子。这些模拟器在实验室中通过受控的、精确的、可重复的方式创建带有坏损机制的真实信道。因为这些信道是带有宽带射频输入和输出的实时系统，所以在测试过程中可以使用真实的硬件终端。和软件模型相比，这种实时测试可以运行更多检测对象，进而能进行更详细的测试。
它们的特点如下：稳定的、可重复的模拟，带有定义好的、受控的坏损机制；实时和全带宽信道，能够支持真实的硬件和快速测试时间；最坏情况模拟，可以包含任何综合坏损模型；通过实验室设备来最大限度地减少高成本测试或者实际卫星测试时间。
Aeroflex通道模拟器的价值体现在：具有非常真实的仿真；带宽高；高动态范围(14 B ADC/DAC W/ 36 MHz BW)；低相位瑕疵，并支持动态延迟更新；模块化设计，易于升级；具有丰富的真实环境坏损选择，包括动态多谱勒、动态延迟、热噪声、路径损失、带内干扰、邻道干扰、信道载荷、 相位噪声、Rayleigh衰落、雨损、群延迟失真、通带内幅度波动、非线性增益等。
其它开发测试工具包括宽带信号发生器(BSG)和宽带信号分析器(BSA)。它们不是信道模拟器，但是能够创建真实的卫星信号和带有坏损机制的环境，并记录和分析信号信道的性能。
Aeroflex 宽带信道仿真器模拟(BCS)可以为高速通信系统，点对点微波和卫星通信建立精确的和可重复的信道，提供带宽最宽的通道模拟和连接仿真，实现最全面的干扰信号模拟。实时的仿真可提供带宽达500MHz、时间延迟最大达10秒，并同时可提供1至4个独立的通道仿真。BCS可实时为输入信号加入干扰信号，模拟实际传输通道的干扰。
可提供的干扰信号包括：动态延迟(从地面到GEO卫星住返的短时间延迟)、动态多普勒、精确的相位噪声、Ricean和 Rayleigh衰落、附加白高斯噪声、平衰落、雨水衰落、附加CW和调制的干扰信号、通带幅度和相位奇变。用于相关或独立信道的变频器，可以对输入/输出信号进行变频控制。卫星仿真软件包，使用行业标准的TLE组件，可产生24小时的多普勒和延迟仿真文件。Aeroflex的通道模拟已成功应用于多个卫星工程中，用于模拟信号往返路径，可在卫星发射之前对卫星和地面站进行全面测试。
原文始发于微信公众号（太空安全）：美太空靶场中信号测试环境BAF
