微波暗室

电磁相关测试的特殊试验场所

微波暗室，又称无回波室或吸波室，是一种专门被设计成用来做电磁相关测试的特殊试验场所。因微波也有光的某些特性，借用光学暗室的含义，故取名为微波暗室。

基本简介

微波暗室、吸波室、电波暗室。当电磁波入射到墙面、天棚、地面时,绝大部分电磁波被吸收,而透射、反射极少。微波也有光的某些特性,借助光学暗室的含义,故取名为微波暗室。

微波暗室是吸波材料和金属屏蔽体组建的特殊房间,它提供人为空旷的“自由空间”条件。在暗室内做天线、雷达等无线通讯产品和电子产品测试可以免受杂波干扰,提高被测设备的测试精度和效率。随着电子技术的日益发展,微波暗室被更多的人了解和应用。微波暗室就是用吸波材料来制造一个封闭空间，这样就可在暗室内制造出一个纯净的电磁环境。

场所定义

“微波暗室”就是武器研发人员摸清这些电磁波“脾性”的场所。在这里，测量人员通过各种仪器和精心的布局，可以让这些看不见的电磁波“现身”，摸清它们的传播路径和对其他电子设备产生的影响。但是，这种测量有一个前提，就是要确保该场所的“纯净”，比如要阻止一些电磁波通过墙面、顶棚、地板反射回来，从而保证测量结果的准确性。于是，这个场所通常会布置大量的吸波材料和金属屏蔽体等，目的就是减少相关电磁波的反射或逃逸。基于此，如同在黑暗的房间中更容易看见微弱的光，这个场所也因为能让测量者较为明晰地“看见”电磁波，获得了“暗室”的称谓。

主要材料

走进微波暗室，映入眼帘的是一个布满“钉子”的房间。这些尖锥状的“钉子”就是吸波材料。借助蜂窝状吸波材料和其独特的棱锥造型，可以弱化并吸收散射到墙面的测试电磁波，避免测试电磁波二次反射向待测对象而构成杂波干扰。此外，金属屏蔽体、铁氧体材料与吸波材料的应用，能够更好地屏蔽外界电磁波，有效阻止内部测试信号溢出。同时，微波暗室中的测量活动也不受天气的影响。

微波暗室材料可以是一切吸波材料，主要材料是聚氨酯吸波海绵SA（高频使用），另外测试电子产品电磁兼容性时，由于频率过低也会采用铁氧体吸波材料。

工作原理

微波暗室的主要工作原理是根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率吸波材料引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

历史沿革

问世原因

“微波暗室”是随着电子设备集成密度的增加而问世的。科技的发展与战场需求的牵引，使一些大型武器平台上搭载的电子设备越来越多。这些电子设备作用不同，功率不同，运行时辐射的电磁波也不同。如果不加“处理”，彼此之间会形成多种干扰如电磁干扰、传导干扰、环境干扰等。要加以“处理”，就必须了解这些电磁波的“脾性”，摸清楚在哪些情况下它们会“打架”，在哪些地方它们会引发什么样的反应。

出现之初

微波暗室的出现，与人们对电磁波的探索息息相关。

20世纪初，人们开始利用无线电技术进行广播和通信。随着设计研发电磁产品对参数测试的精准度要求越来越高，普通实验室已无法满足研发人员的需求。科学家开始尝试建造一个简单且理想的电磁测试试验场，早期的微波暗室出现了。

第二次世界大战期间，对雷达和通信等技术提出更高要求，进一步推动了微波暗室的发展。20世纪50年代初，美国麻省理工学院把吸波材料应用于辐射实验室。与之前使用的材料相比，吸波材料可以将电磁波吸收水平提高几个档次，使电磁波在微波暗室中的传播更加“纯净”。几乎在同一时期，德国哥廷根大学、瑞士邮电部、日本东京大学等也相继建立了微波暗室，广泛应用于电磁波的研究和测试。

后来，为了满足使用者的需要，各种各样的微波暗室被设计出来。研究人员设计出一半有微波暗室效果、一半是普通电磁环境的半封闭微波暗室，用于测试某些特定方向上的近场电磁特征。还有研究人员为了进行快速近场电磁环境测试，将一个尺寸较小的全功能微波暗室安装在汽车、火车车厢上，使得整个暗室可以进行快速机动，创造出能够灵活应用于不同场合和环境的移动微波暗室……

随着人们对吸波材料的研发以及对暗室结构和设计的完善，微波暗室在国内外得到了迅速发展和广泛运用。当前，通信技术、模拟仿真、隐身技术以及各种电子产品、军事电子武器装备发展迅速，微波暗室也如雨后春笋般得到发展普及，商业化程度大大提高。

重视原因

隐形战机从这里“起飞”

马岛战争中，英军谢菲尔德号驱逐舰因无线电兼容问题而被迫关闭关键性设备，导致阿根廷飞鱼导弹来袭时无法反击拦截，酿成被击沉的惨剧。这一战例充分证明：电磁技术在现代化武器装备领域的应用越来越广泛，电磁阵地一旦失守，往往难逃一败。

想要牢牢守住电磁阵地，必须对装备电磁辐射特性进行精准测量。与电磁运用相关的新型武器装备的研发，都必须经过微波暗室的“炼制”。

有人把微波暗室比喻成给武器装备“电磁面孔”画像的画室，用于让武器装备研发人员直观看到该型装备的电磁特征，扬长避短，充分发挥武器装备效能。

俄罗斯军工企业阿尔马兹-安泰公司，是俄罗斯最大的防空和导弹系统制造商之一。微波暗室正是他们研究武器系统的重要工具。在微波暗室中，工程师可以进行各种评估雷达性能的测试。他们通过模拟不同频段的电磁波，以测试武器系统对不同频率的响应和灵敏度。此外，他们还可以模拟电磁干扰和杂散信号，以评估武器系统的抗干扰能力。

经过微波暗室的测试，工程师可以检测到信号泄漏、反射、干扰等问题，并有针对性地进行调整和改进，及时发现并解决潜在的问题。这有助于确保防空和导弹系统在真实战斗环境中的可靠性和稳定性，减少在实际环境中的试错成本，同时降低风险。可以说，微波暗室是高端武器研制过程的加速器。

值得注意的是，微波暗室在隐形战机的研制中发挥了非常重要的作用。为研制新一代大型隐形无人作战飞机，欧洲航空防务与航天公司在德国建立了一座新的大型飞机测试专用微波暗室。据称，经过新型微波暗室测试出来的雷达散射截面积（RCS）会比目前航空飞行器的水平降低1个数量级。若以世界上较为先进的隐形战斗机为比较基准，其RCS应达到0.001～0.01平方米。要知道一只鸟的雷达反射面都能达到0.01平方米。

而那些缺乏大型微波暗室的国家，在研发隐形战机时往往会“事倍功半”。以日本为例，由于日本本土没有大型微波暗室，所以日本在研发五代机心神时，只能选择将心神战斗机的全尺寸模型不远万里运到法国武器装备总局的微波暗室进行RCS测试，然后再根据反馈结果对心神战斗机的外形方案进行二度调整和修正。

由此可见，微波暗室对一个国家现代化武器装备的研发有多么重要。

模拟转变

从“空间模拟”向“作战模拟”转变

射频威胁模拟器是当前微波暗室中最关键、技术含量最高、最昂贵的设备。它常被用于模拟友方系统、敌方辐射源、商业机构、政府等可能信号源的复杂战场电磁环境，涵盖陆、海、空军各类系统中的指挥、控制、预警、跟踪与制导的射频信号源。它可以将不可见的第五维战场“复杂电磁环境”，变成直观的计算机视景仿真、数据曲线、分析报告等。随着射频与数字技术的进步，射频威胁模拟器的发展之路逐渐明晰。

典型的射频威胁模拟器CEESIM，是最早出现且使用最广泛的模拟器。随着技术进步与新需求的出现，该模拟器可以涵盖现代最重要的500MHz至40GHz电子战频段，以及低至20MHz的通信、导航和识别频段。最新的CEESIM还集成了先进脉冲发生器、可视化组件等模块，正不断拓展新的功能与应用方向。

模拟器回放记录的射频信号，是一个新兴的发展方向。电子战与雷达系统技术的不断进步，对射频威胁模拟器提出了更高逼真度模拟的要求。解决该问题的关键是发展DDS（直接数字频率合成）信号源技术。CEESIM曾利用DDS技术对真实世界的射频信号进行仿真，通过将记录的射频信号回放来复现真实世界的射频信号，从而生成无限接近实战的电子战环境。也正是因此，让模拟器回放记录的射频信号，进而让微波暗室从“空间模拟”向“作战模拟”转变，已成为目前世界各国微波暗室研究的重点。

未来方向

此外，开发用于测试非射频信号、多光谱的传感系统，也是业内专家钻研的方向之一。随着一些非射频（如红外、紫外）信号的测试需求越来越旺盛，开发高度集成、高度传感器融合、灵敏且智能的军事系统和平台已成为一种趋势。

当然，目前微波暗室测试距离实现真实闭环的射频电子战还有一定距离。在战机进行电子战模拟测试时，模拟威胁射频信号的行为不会随着被测战机采取抗干扰动作而改变——这与现实世界是不同的。因此，开发闭环电子战系统仍是当前微波暗室最重要发展方向之一。

未来，随着一些核心设备研发、改进型结构设计、新型吸波材料的应用，微波暗室正在从“空间模拟”向“电子战模拟”进发，以适应新域新质作战力量的测试需求。这将会给各种新型武器装备的研发、测试、技术维护等领域，带来翻天覆地的变化。

适用范围

微波暗室主要用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度（EMS）测量，微波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备（EUT）的外形尺寸和测试要求决定。

主要性能

频率范围：30MHz～18GHz 吸波材料反射损耗： 30MHz～18GHz≥15dB （吸波材料采用复合吸波材料，即锥形含碳海绵吸波材料粘贴在铁氧体上）

结构组成

屏蔽室：由屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗及各类电源滤波器等组成。屏蔽壳体通常采用焊接式。

吸波材料：单层铁氧体片，工作频率范围30MHz—1000MHz；锥形含碳海绵吸波材料：锥形含碳海绵吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成。具有较好的阻燃特性。

其它：主要有信号传输板、转台、天线、监控系统等