“蠻荒地帶”的毫米波，5G時(shí)代卻舉足輕重

海因里?！?shù)婪颉ず掌澨岢龊撩撞ǖ母拍钪两褚呀?jīng)130余年。多年來(lái)，毫米波技術(shù)的發(fā)展可謂起起伏伏。如今，隨著5G時(shí)代的到來(lái)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(dòng)通信領(lǐng)域的滄海遺珠？以及為什么5G對(duì)毫米波青睞有加呢？

一、毫米波的概念

通常微波指的是波長(zhǎng)由1m到1cm的電磁波，而毫米波是波長(zhǎng)在1mm到10mm之間的電磁波，對(duì)應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無(wú)線(xiàn)電頻譜。亞毫米波的波長(zhǎng)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(xiàn)、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、x射線(xiàn)及γ射線(xiàn)。

通常微波指的是波長(zhǎng)由1m到1cm的電磁波，而毫米波是波長(zhǎng)在1mm到10mm之間的電磁波，對(duì)應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無(wú)線(xiàn)電頻譜。亞毫米波的波長(zhǎng)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(xiàn)、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、x射線(xiàn)及γ射線(xiàn)。

二、毫米波的發(fā)展歷程

上世紀(jì)40年代，各國(guó)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(shí)人們對(duì)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(duì)其有了更進(jìn)步的了解，但受當(dāng)時(shí)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(guó)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(xiàn)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(zhǎng)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(shí)在不斷的科學(xué)實(shí)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(shì)能夠滿(mǎn)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(guó)際性的熱潮。另外，美國(guó)商務(wù)部對(duì)21世紀(jì)的高技術(shù)預(yù)測(cè)中，毫米波技術(shù)也被列入了重要分支學(xué)科之一。

三、毫米波G時(shí)代備受青睞的原因

毫米波一直都是移動(dòng)通信的“蠻荒地帶”，主要是因?yàn)槠鋫鞑ゾ嚯x短，穿透性差，但隨著5G時(shí)代的到來(lái)，毫米波擁有的連續(xù)可用的超大帶寬，一段頻譜動(dòng)輒好幾GHz的帶寬，正好滿(mǎn)足5G系統(tǒng)對(duì)超大容量和極高速率的傳輸需求，5G 20Gbit/s峰值速率的夢(mèng)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(wú)可能，但正因如此，對(duì)其他終端發(fā)射的毫米波信號(hào)干擾相對(duì)較小，所以在設(shè)計(jì)時(shí)不用特別考慮干擾信號(hào)的處理問(wèn)題，無(wú)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(tīng)難度，毫米波具有波長(zhǎng)短的特點(diǎn)，所需的天線(xiàn)尺寸較小，所以容易在較小的空間集成大規(guī)模的天線(xiàn)陣。

通過(guò)5G毫米波技術(shù)，人們可以在一些室內(nèi)環(huán)境、大型場(chǎng)館以及交通樞紐更好地架設(shè)公用網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，還可以提供更多終端設(shè)備的支持，通過(guò)共址技術(shù)，還能更好地發(fā)揮現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)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(yíng)商提供無(wú)限流量的套餐，可以惠及廣大消費(fèi)者。

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

參考資料：

[1] 王坦：從“多國(guó)爭(zhēng)論”到“全球共識(shí)”的 5G毫米波之路.中國(guó)無(wú)線(xiàn)電管理.2019.12.24.

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[6] 高通駱濤：推動(dòng)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.