毫米波以直射波的方式在空間進(jìn)行傳播，波束很窄，具有良好的方向性。一方面，由于毫米波受大氣吸收和降雨衰落影響嚴(yán)重; 另一方面，由于頻段高，干擾源很少，所以傳播穩(wěn)定可靠。
影響毫米波傳播的主要氣體是氧分子和水蒸氣，這些氣體的諧振將會對毫米波頻率產(chǎn)生選擇性吸收與散射。由氧分子諧振引起的吸收峰出現(xiàn)在60和120GHz附近，而由水蒸氣諧振引起的吸收峰出現(xiàn)在22和183GHz附近，在整個毫米波頻段有四個傳播衰減相對較小的大氣“窗口”，它們的中心頻率在35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、 220GHz附近，這些“窗口”對應(yīng)的帶寬分別是16GHz、23GHz、26GHz、70GHz。在這些特殊頻段附近, 毫米波傳播受到的衰減較小，比較適用于點對點通信。
與微波相比, 毫米波信號在惡劣的氣候條件下，尤其是降雨時的衰減要大許多，嚴(yán)重影響傳播效果。經(jīng)過研究得出的結(jié)論是，毫米波信號降雨時衰減的大小與降雨的瞬時強度、 距離長短和雨滴形狀密切相關(guān)。進(jìn)一步的驗證表明: 通常情況下，降雨的瞬時強度越大、距離越遠(yuǎn)、雨滴越大，所引起的衰減也就越嚴(yán)重。因此，對付降雨衰減最有效的辦法是在進(jìn)行毫米波通信系統(tǒng)或通信線路設(shè)計時，留出足夠的電平衰減余量。
激光和紅外對沙塵和煙霧的穿透力很差,而毫米波在這點上具有明顯優(yōu)勢。大量現(xiàn)場試驗結(jié)果表明, 毫米波對于沙塵和煙霧具有很強的穿透力，幾乎能無衰減地通過沙塵和煙霧。甚至在有爆炸和金屬箔條產(chǎn)生的較高強度散射的條件下, 即使出現(xiàn)衰落也是短期的, 很快就會恢復(fù)。隨著離子的擴散和降落, 不會引起毫米波信號的嚴(yán)重中斷。
毫米波的傳播特性：
毫米波在通信、雷達(dá)、遙感和設(shè)點天文等領(lǐng)域有大量的應(yīng)用。要想成功地設(shè)計并研制出性能優(yōu)良的毫米波系統(tǒng)，必須了解毫米波在不同氣象條件下的大氣傳播特性。影響毫米波傳播特性的因素主要有：構(gòu)成大氣成分的分子吸收（氧氣、水蒸氣等）、降水（包括雨、霧、雪、雹、云等）、大氣中的懸浮物（塵埃、煙霧等）、以及環(huán)境（包括植被、地面、障礙物等），這些因素的共同作用，會使毫米波信號受到衰減、散射、改變極化和傳播路徑，進(jìn)而在毫米波系統(tǒng)中引進(jìn)新的噪聲，這諸多因素將對毫米波系統(tǒng)的工作造成極大影響，因此我們必須詳細(xì)研究毫米波的傳播特性。通常認(rèn)為毫米波頻率范圍為26.5～300GHz，帶寬高達(dá)273.5GHz。超過從直流到微波全部帶寬的10倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時只能使用四個主要窗口，但這四個窗口的總帶寬也可達(dá)135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5 倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。
在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度，而94GHz時波速寬度僅1.8度。因此能分辨相距更近的小目標(biāo)或更為清晰地觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)。
可以利用寬帶廣譜能力來抑制多徑效應(yīng)和雜亂回波。有大量頻率可供使用，有效的消除相互干擾。在目標(biāo)徑向速度下可以獲得較大的多譜勒頻移，從而提高對低速運動物體或振動物體的探測和識別能力。
毫米波通信的這個優(yōu)點來自兩個方面: a)由于毫米波在大氣中傳播受氧、 水氣和降雨的吸收衰減很大, 點對點的直通距離很短, 超過這個距離信號就會變得十分微弱, 這就增加了敵方進(jìn)行竊聽和干擾的難度。b)毫米波的波束很窄, 且副瓣低, 這又進(jìn)一步降低了其被截獲的概率。
由于頻段高毫米波通信基本上沒有什么干擾源，電磁頻譜極為干凈，因此，毫米波信道非常穩(wěn)定可靠，其誤碼率可長時間保持在 10- 12 量級，可與光纜的傳輸質(zhì)量相媲美。
毫米波對降雨、沙塵、煙霧和等離子的穿透能力卻要比大氣激光和紅外強得多。這就使得毫米波通信具有較好的全天候通信能力，保證持續(xù)可靠工作。
和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統(tǒng)更容易小型化，降低產(chǎn)品的重量。
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國城市的面貌發(fā)生了巨大的變化。將毫米波頻段運用到5G移動通信中，是當(dāng)前智慧城市的寬帶中國戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。筆者對毫米波頻段在5G移動通信中的應(yīng)用展開分析，涉及5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點及無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，提出積極地加強毫米波頻段在5G移動通信中的應(yīng)用是具有發(fā)展前景的。
在智能駕駛傳感器領(lǐng)域，和激光雷達(dá)(LiDAR)相比，毫米波雷達(dá)(Millimeter-Wave Radar)更接地氣，在技術(shù)上已非常成熟，而且其市場出貨量相當(dāng)可觀，以中國市場為例，2015年車載毫米波雷達(dá)銷量為180萬顆，大概平均每12臺車搭載1顆毫米波雷達(dá)。此外，毫米波雷達(dá)在歐洲的普及率非常高。
△毫米波雷達(dá)發(fā)展歷程
毫米波不僅在通訊和雷達(dá)領(lǐng)域具有舉足輕重的作用，同時在制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。
 |
| 能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型新引擎—— 探索儲能技術(shù)的創(chuàng)新與突破 |
 |
| 手機無線充電技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)知識 |
 |
| 濾波器原理及應(yīng)用 |
 |
| 電路設(shè)計軟件的應(yīng)用 |
 |
| 電焊技術(shù)的應(yīng)用 |
 |
| 功放維修的方法 |
 |
| 電磁爐維修的方法 |
 |
| 電路仿真軟件 |
 |
| 二極管的應(yīng)用及二極管正負(fù)極的判斷 |
 |
| 單片機編程軟件的使用 |
 |
| pic單片機應(yīng)用 |
 |
| 晶振的應(yīng)用 |
 |
| 毫米波技術(shù)應(yīng)用 |
 |
| 工程師常用的電子元器件 電阻電容 |
 |
| 未來世界的“主宰者” 人工智能技術(shù)--機器人篇 |
 |
| 最火的"黑科技"--人臉識別技術(shù) |
 |
| 電路設(shè)計必修課 -EMC電磁兼容 |
 |
| 電力時代的重要齒輪 -- 電源管理技術(shù)篇 |
 |
| 21ic電子小課堂，你想要的 步進(jìn)電機知識都在這里 |
 |
| 五大篇章， 帶你走進(jìn)神秘的Arduino世界 |
