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毫米波 编辑
毫米波 (millimeter wave ):波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。
优点:
1)极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
2)波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波束宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
3)与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。
4)和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
缺点:
1)大气中传播衰减严重。
2)器件加工精度要求高。
20世纪80年代以来由于对毫米波雷达需求的日益增长,从而形成了开发毫米波雷达的热潮,这取决于毫米波雷达具有以下特性:
1)频带极宽,适用于各种宽带信号处理;
2)可以在小的天线孔径下得到窄波束,方向性好,有极高的空间分辨力,跟踪精度较高;
3)有较宽的多普勒宽带,多普勒效应明显,具有良好的多普勒分辨力,测速精度较高;
4)地面杂波和多径效应影响小,低空跟踪性能好;
5)毫米波散射特性对目标形状的细节敏感,因而可提高多目标分辨对目标识别的能力与成像质量;
6)由于毫米波雷达以窄波束发射,因而使敌方在电子对抗中难以截获;
7)目前隐身飞行器等目标设计的隐身频率范围局限于1~20GHz,又因为机体等不平滑部位相对毫米波来说更加明显,这些不平滑都会产生角反射,从而增加有效反射面积,所以毫米波雷达具有一定的反隐身功能;
8)毫米波与激光和红外相比,虽然它没有后者的分辨率高,但它具有穿透烟、灰尘和雾的能力,可全天候工作。
毫米波雷达的缺点主要是受大气衰减和吸收的影响,目前作用距离大多限于10公里之内。另外,与微波雷达相比,毫米波雷达的元器件目前批量生产成品率低。再加上许多器件在毫米波频段均需涂金或者涂银,因此器件成本较高。
角锥形喇叭一般的开口波导可以辐射电磁波,但由于口径较小,辐射效率和增益较低。如果将金属波导开口逐渐扩大、延伸,就形成了喇叭天线。喇叭天线因其结构简单、频带较宽、易于制造和方便调整等特点,而被广泛应用于微波和毫米波段。在毫米波治疗仪中也普遍采用。
2)微带天线
微带天线或印刷天线在最早是在厘米波段得到广泛应用,随后扩展到毫米波段。这类扩展并不是按波长成比例的缩尺,不是完全的仿效,而是有着新的概念和新发展。
但是毫米波微带天线有两个关键问题,一是传输线的损耗变大,二是尺寸公差变得很严格。
3)漏波天线
2021年,据中国信通院IMT-2020(5G)推进组消息,在其指导下,中兴通讯近日第一家完成了5G毫米波基站全部功能和外场性能测试项目,同时第一家成功完成系统和第三方终端对接测试。现场测得,高低频双连接(NR-DC)下,单用户下行峰值速率超过8.3Gbps,多用户下小区下行峰值速率超过14.3Gbps。
2023年10月,2023全球移动宽带论坛(Global MBB Forum 2023)期间,华为发布业界首个2000+阵子毫米波AAU (ACTive Antenna Unit)。