簡單認(rèn)識(shí)毫米波器件

毫米波（ Milimeter Wave，mmW）也稱作極高頻（Extremely HighFrequency，EHF)，通常認(rèn)為其頻段為 26.5~300GHz，波長為 1~10mm。毫米波頻段又可以細(xì)分為Ka頻段（26.5～40GHz）、U頻段 （40～60GHz）、V頻段（50～75GHz）、W 頻段（75-110GHz）和T頻段（110~180GHz）等。由于具有波長短、波束窄的特性，天氣變化對(duì)于毫米波器件性能的影響有限，因此毫米波器件可以滿足全天候工作的要求。

毫米波這一概念最初由赫茲（Heinrich R. Hertz） 在1889年提出。1897年科學(xué)家們?cè)?5mm波段研究了毫米波在電離層衰減和雨水散射環(huán)境下的傳輸特性。由于對(duì)基礎(chǔ)材料特性和加工工藝都有很高要求，亳米波技術(shù)發(fā)展緩慢。進(jìn)入20世紀(jì) 60 年代，隨著材料和加工工藝的進(jìn)步，脈沖雷達(dá)采用了波長為6mm 的毫米波，面向天文應(yīng)用領(lǐng)域的射電望遠(yuǎn)鏡則采用了波長為 1mm 的亳米波系統(tǒng)。20 世紀(jì)80 年代以來，材料和微電子 等方面的進(jìn)展大幅推動(dòng)了亳米波技術(shù)的研究工作，新型亳米波器件在雷達(dá)、通信和醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

（1）毫米波雷達(dá)。由于毫米波的波長短、波束窄，因此毫米波雷達(dá)尺寸小、質(zhì)量輕。在氣候變化的情況下毫米波抗干擾能力強(qiáng)，毫米波雷達(dá)可以勝任全天候工作的要求。毫米波雷達(dá)分辨精度高、探測距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)性能穩(wěn)定，目前在精確制導(dǎo)、汽車智能駕駛、導(dǎo)航和探測等方面得到了廣泛應(yīng)用。

(2）毫米波衛(wèi)星通信。毫米波載波頻率高，可以攜帶寬頻的信號(hào)分量，滿足信息高速傳遞的技術(shù)需求。利用毫米波波長短、波束窄的特性，可以實(shí)現(xiàn)方向性強(qiáng)、多波束的窄帶亳米波天線，并通過波段轉(zhuǎn)換擴(kuò)大覆蓋區(qū)域。由于毫米波抗干擾能力強(qiáng)，毫米波天線在較差天氣條件下也可以保證通信的質(zhì)量。在外層空間工作環(huán)境中空氣稀薄，亳米波在傳播過程中能量損耗非常小，只需要很小的功率就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信?；谝陨系奶攸c(diǎn)，毫米波技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星與地面和衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)。

(3）亳米波醫(yī)療。人體等生物組織的固有振蕩頻率處于毫米波的頻率范圍。因此基于諧振，毫米波能與人體生物組織產(chǎn)生一系列的生物學(xué)效應(yīng)：如促進(jìn)體內(nèi)離子移動(dòng)，改變蛋白質(zhì)、氨基酸、酶的活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝等。近年來已經(jīng)逐漸開展了亳米波技術(shù)對(duì)于腫瘤免疫、內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等方面影響的研究。

由于具有輻射極低、分辦率高、隱私保護(hù)等優(yōu)勢，亳米波的應(yīng)用還包括掃描成像安檢門。毫米波安檢門是安全檢查領(lǐng)域的主要研究方向之一，有希望取代目前在機(jī)場、火車站、地鐵站等廣泛采用的X射線檢查設(shè)備。

毫米波技術(shù)在生產(chǎn)和生活中承擔(dān)著越來越重要的角色。基于毫米波技術(shù)的器件可以通過提升頻譜帶寬實(shí)現(xiàn)超高速無線數(shù)據(jù)傳播，因此毫米波技術(shù)已經(jīng)成為5G 通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有很大的市場價(jià)值。掌握亳米波雷達(dá)核心技術(shù)的系統(tǒng)廠商有博世（Bosch）、大陸（Continental）和德爾福 （Delphi）等。在集成器件方面，恩智浦（NXP）用于雷達(dá)控制的 S32R27、意法半導(dǎo)體 （ST)的中/遠(yuǎn)距離雷達(dá)探測器件 STRADA431 (24GHz）和STRADA770 (77GHz），以及英飛凌（Infineon）的 BGTxO 和 RXN7740 射頻 前端芯片為目前市場上主要采用的器件。

審核編輯：湯梓紅