毫米波突然從沒(méi)人疼愛(ài)的小白菜，變成炙手可熱的香餑餑

今天聊聊毫米波

什么是毫米波？

它是1～10毫米的電磁波，位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，因而兼有兩種波譜的特點(diǎn)。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

所以簡(jiǎn)單的說(shuō)

毫米波就是：

高配版微波

低配版光波

在很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期，毫米波一直處于無(wú)人問(wèn)津的狀態(tài)。

嚴(yán)格意義上來(lái)講，毫米波對(duì)應(yīng)的無(wú)線電頻譜是30GHz至300GHz。但是實(shí)際上，毫米波只是個(gè)約定俗成的名稱，20GHz—300GHz之間的電磁波都可以算毫米波。

一方面是在當(dāng)時(shí)沒(méi)有商業(yè)需求，另一方面也是因?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展不足，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備成本過(guò)高。

隨著科技水平的發(fā)展，30GHz之內(nèi)的頻率資源幾乎被用完了。各國(guó)政府和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)把所有的“好”頻率都分配完畢，但還是存在頻率短缺和頻率沖突。

而 5G 對(duì)超高速率和大容量通信的要求需要大帶寬的頻段資源，需要往 30GHz 以上未利用的頻段資源，毫米波頻段存在大量大帶寬的頻譜資源，可以被有效利用。

與此同時(shí)，生產(chǎn)出價(jià)廉物美的毫米波頻段集成電路元件的技術(shù)難題也迅速被攻克。通過(guò)一些列新材料的使用以及新的生產(chǎn)工藝，工作于毫米波段的芯片上已經(jīng)集成了小至幾十甚至幾納米的晶體管，大大降低了成本。

于是毫米波突然從沒(méi)人疼愛(ài)的小白菜，變成炙手可熱的香餑餑。

毫米波頻段的另一個(gè)特性是在空氣中衰減較大，且繞射能力較弱。換句話說(shuō)，用毫米波實(shí)現(xiàn)信號(hào)穿墻基本是不可能。另外，與微波相比， 毫米波信號(hào)在惡劣的氣候條件下，尤其是降雨時(shí)的衰減要大許多，嚴(yán)重影響傳播效果。

經(jīng)過(guò)研究得出的結(jié)論是，毫米波信號(hào)降雨時(shí)衰減的大小與降雨的瞬時(shí)強(qiáng)度、距離長(zhǎng)短和雨滴形狀密切相關(guān)。進(jìn)一步的驗(yàn)證表明： 通常情況下，降雨的瞬時(shí)強(qiáng)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(duì)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(jì)時(shí)，留出足夠的電平衰減余量。

但是，毫米波對(duì)于沙塵和煙霧具有很強(qiáng)的穿透力，幾乎能無(wú)衰減地通過(guò)沙塵和煙霧。甚至在由爆炸和金屬箔條產(chǎn)生的較高強(qiáng)度散射的條件下， 即使出現(xiàn)衰落也是短期的，很快就會(huì)恢復(fù)。隨著離子的擴(kuò)散和降落， 不會(huì)引起毫米波通信的嚴(yán)重中斷。

所以，毫米波在空氣中衰減以及降雨衰減的特點(diǎn)，也注定了毫米波技術(shù)不太適合使用在室外手機(jī)終端和基站距離很遠(yuǎn)的場(chǎng)合。

各大廠商對(duì)5G頻段使用的規(guī)劃是在戶外開(kāi)闊地帶使用較傳統(tǒng)的6GHz以下頻段以保證信號(hào)覆蓋率，而在室內(nèi)則使用微型基站加上毫米波技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)傳輸。

毫米波的應(yīng)用非常廣泛。包括毫米波成像（mm-wave imaging）、亞太赫茲（sub-THz）化學(xué)探測(cè)器，以及在天文學(xué)、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)和安全方面的應(yīng)用。人類對(duì)于5G的研究在接下來(lái)將會(huì)進(jìn)入毫米波時(shí)期，讓我們期待毫米波能夠給我們帶來(lái)哪些更多的驚喜吧！