在很長的一段時間內(nèi),毫米波(大于40GHz頻段)主要用于軍事領(lǐng)域,包括各種雷達,衛(wèi)星通信等,民用應(yīng)用也只限于微波點對點的應(yīng)用中。由于工作在毫米波頻段的同軸電纜和連接器等器件的設(shè)計開發(fā)難度比較大,很多公司的產(chǎn)品目前使用的連接方式還是以波導(dǎo)為主。安立公司在毫米波半導(dǎo)體器件,微波器件,電纜和接頭方面一直有很深的研究,并且有多年的持續(xù)投入,在該方面一直處于業(yè)界的領(lǐng)先的位置。
目前毫米波在工業(yè)和消費類領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多,研發(fā)工程師必須知曉測試系統(tǒng)中使用的同軸電纜給測試可能帶來的問題。安立公司為此開發(fā)了一系列的小型化儀表,可以有效的減少使用同軸電纜和連接器的數(shù)量,有效的提高測試精度。
市場展望
隨著科技的發(fā)展,越來越多的行業(yè)和應(yīng)用開始使用毫米波的頻率。
5G— 隨著智能手機用戶的增加和各種手機應(yīng)用軟件的發(fā)展,對無線數(shù)據(jù)傳輸速率的要求與日俱增。原有的頻譜資源已經(jīng)非常擁擠,不能滿足這些需求,急需新的頻譜資源來滿足這一需求。有鑒于此,2016年7月,美國FCC開放了將近11GHz的頻譜資源:27.5到28.35GHz, 37到38.6GHz,38.6到40GHz 和64 到71GHz,用于滿足該需求。雖然5G還在研發(fā)中,目前來看,最快應(yīng)用的將是家庭寬帶毫米波接入。在此之后,將會在移動通信,基站中大規(guī)模應(yīng)用,并會使用波束賦形天線技術(shù)來補償信號在空間傳輸中產(chǎn)生的比較大的衰減。
汽車雷達 — 自動駕駛技術(shù)實現(xiàn)的前提條件是汽車要能感知并且規(guī)避障礙物(見圖1)。因此汽車就需要一系列的雷達來探測和感知汽車周圍的環(huán)境。為了提高雷達的分辨率,目前主要使用的頻率是24GHz,77GHz和79GHz的毫米波頻率。
圖1、汽車雷達的應(yīng)用
60GHz Wi-Fi (WiGig)— 隨著對高速傳輸速率需求的增加,在原有IEEE 的802.11ac 無線局域網(wǎng)(LAN)的基礎(chǔ)上,發(fā)展了802.11ad的標準。802.11ad的頻率范圍定義為58到64 GHz,該頻段是無需授權(quán)的頻段。最近,該頻段的頻率范圍擴展到了71GHz (FCC 第15部分)。802.11ad主要用于高速無線多媒體傳輸?shù)膽?yīng)用,包括未壓縮的高清晰度電視和實時的音樂和圖片傳輸。
點對點微波回傳 — 電信的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中,一般使用光纖和微波兩種方式。光纖的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸速率高,但是缺點是部署麻煩。微波的優(yōu)點是容易部署,適合基站回傳的應(yīng)用,被大量的使用。尤其是隨著各種小基站,如picocells(微微基站), microcells(微基站) 和metrocells(地下基站)的大量部署,微波回傳也在被大量的使用。傳統(tǒng)的微波回傳頻段是6, 11, 18, 23 和38GHz。最新的60GHz微波回傳頻段是非授權(quán)頻段,具有使用成本低的優(yōu)勢,但是缺點是60GHz頻段受氧氣分子吸收的影響,衰減比較大。目前有些微波回傳使用的是80GHz的頻段,常用的頻段是E-BAND頻段,頻率范圍覆蓋71到76 GHz, 81 到86 GHz 和92 到95 GHz。
安全和防務(wù) — 雷達和衛(wèi)星通信是毫米波在軍工方面的主要應(yīng)用。毫米波最近在安全領(lǐng)域也逐漸開始得到應(yīng)用。利用毫米波特性開發(fā)的成像技術(shù),可以使用非接觸的方式探測金屬和非金屬,用于探測武器或者爆炸物。如果您近期會乘坐美國的航班的話,您有可能在美國的機場看到并使用這些毫米波成像設(shè)備。
毫米波應(yīng)用的挑戰(zhàn)
如上文所述,基于毫米波的諸多優(yōu)點,可以開發(fā)很多的應(yīng)用。然而,高頻率的信號傳輸,也不可避免的帶來高的傳輸損耗,低的測試重復(fù)性和外場測試困難等問題。射頻和微波信號傳播損耗vs.頻率(f)與距離(d)的關(guān)系見下面的公式