[科普中國]-毫米波

海因里希·魯?shù)婪颉ず掌澨岢龊撩撞ǖ母拍钪两褚呀?jīng)130余年。多年來，毫米波技術(shù)的發(fā)展可謂起起伏伏。如今，隨著5G時代的到來和廣闊的發(fā)展前景，毫米波作為5G重要的組成部分，再度成為全球的焦點(diǎn)。那究竟什么是毫米波？為什么毫米波成為移動通信領(lǐng)域的滄海遺珠？以及為什么5G對毫米波青睞有加呢？

**一、**毫米波的概念

通常微波指的是波長由1m到1cm的電磁波，而毫米波是波長在1mm到10mm之間的電磁波，對應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無線電頻譜。亞毫米波的波長范圍為1 mm到0.1 mm，頻率范圍是300GHz～3000 GHz，頻率再高依次為遠(yuǎn)紅外線、紅外線、可見光、紫外線、x射線及γ射線。

通常微波指的是波長由1m到1cm的電磁波，而毫米波是波長在1mm到10mm之間的電磁波，對應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無線電頻譜。亞毫米波的波長范圍為1 mm到0.1 mm，頻率范圍是300GHz～3000 GHz，頻率再高依次為遠(yuǎn)紅外線、紅外線、可見光、紫外線、x射線及γ射線。

**一、**毫米波的發(fā)展歷程

上世紀(jì)40年代，各國投入大量精力研究微波技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用，促進(jìn)了微波技術(shù)的崛起，此時人們對毫米波的認(rèn)知處于萌芽狀態(tài)；50年代，盡管少數(shù)學(xué)者繼續(xù)研究毫米波使人們對其有了更進(jìn)步的了解，但受當(dāng)時器件、材料、工藝等方面的限制，毫米波的發(fā)展十分緩慢；60年代，激光和紅外技術(shù)成為了各國關(guān)注的焦點(diǎn)，毫米波的研究直接跌入低谷；進(jìn)入70年代，毫米波基礎(chǔ)材料、加工工藝、各種器件和傳輸線的研究進(jìn)展迅猛，而且大功率回旋管的出現(xiàn)以及低成本、小型化、輕量化、高可靠性和長壽命的毫米波固體器件的研制成功，使毫米波功率源取得了重大突破。同時在不斷的科學(xué)實踐中，相比許多微波、紅外和光波，毫米波具備很多不可比擬的特性，這些優(yōu)勢能夠滿足軍事電子學(xué)和信息技術(shù)的需求，從此，毫米波掀起了一股國際性的熱潮。另外，美國商務(wù)部對21世紀(jì)的高技術(shù)預(yù)測中，毫米波技術(shù)也被列入了重要分支學(xué)科之一。

一、毫米波G時代備受青睞的原因

毫米波一直都是移動通信的“蠻荒地帶”，主要是因為其傳播距離短，穿透性差，但隨著5G時代的到來，毫米波擁有的連續(xù)可用的超大帶寬，一段頻譜動輒好幾GHz的帶寬，正好滿足5G系統(tǒng)對超大容量和極高速率的傳輸需求，5G 20Gbit/s峰值速率的夢想也是構(gòu)筑于此。雖然毫米波在空氣中衰減較大，穿墻基本無可能，但正因如此，對其他終端發(fā)射的毫米波信號干擾相對較小，所以在設(shè)計時不用特別考慮干擾信號的處理問題，無形中減少了很多精力和成本。另外，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸?shù)牟ㄊ^窄，增大了竊聽難度，毫米波具有波長短的特點(diǎn)，所需的天線尺寸較小，所以容易在較小的空間集成大規(guī)模的天線陣。

通過5G毫米波技術(shù)，人們可以在一些室內(nèi)環(huán)境、大型場館以及交通樞紐更好地架設(shè)公用網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)專網(wǎng)，還可以提供更多終端設(shè)備的支持，通過共址技術(shù)，還能更好地發(fā)揮現(xiàn)有無線及蜂窩網(wǎng)絡(luò)的互通能力，5G毫米波的高容量特性還有助于運(yùn)營商提供無限流量的套餐，可以惠及廣大消費(fèi)者。

隨著5G時代的到來，毫米波必定會成為5G網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)，推動5G時代的進(jìn)步，讓我們一起拭目以待！

參考資料：

[1] 王坦：從“多國爭論”到“全球共識”的 5G毫米波之路.中國無線電管理.2019.12.24

[2] 薛良金編著. 毫米波工程基礎(chǔ)[M]. 2004：2頁

[3] 中國科協(xié)首屆青年學(xué)術(shù)年會四川衛(wèi)星會議執(zhí)行委員會編. 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會首屆青年學(xué)術(shù)年會四川衛(wèi)星會議論文集 上[M].1992:574-577頁

[4] 刁兆坤,劉威,范才坤,楊麗,秦文.毫米波5G基站的應(yīng)用挑戰(zhàn)和未來發(fā)展[J].通信世界,2019(33):21-23.

[5] 云塔科技聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布5G毫米波濾波器.新華網(wǎng).2020.04.16

[6] 高通駱濤：推動毫米波技術(shù)創(chuàng)新，助力釋放5G全部潛能. 環(huán)球網(wǎng).2020-08-28

[7] 高通季庭方：消除誤解克服挑戰(zhàn)毫米波技術(shù)助力5G潛能全釋放. 環(huán)球網(wǎng) .2020.07.10

[8] 張博.面向5G的毫米波技術(shù)應(yīng)用分析[J].數(shù)字通信世界,2019(03):63.