在电子学理论中,电流流过导体,导体周围会形成磁场;交变电流通过导体,导体周围会形成交变的电磁场,称为电磁波。在电磁波频率低于100kHz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输,但电磁波频率高于100kHz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。射频技术在无线通信领域中被广泛使用,有线电视系统就是采用射频传输方式。
现如今毫米波雷达、毫米波通信频繁出现在我们的视线之内,尤其是华为在5G上取得骄人的成绩,毫米波技术更是放在台面上。为什么毫米波技术能在5G、智能汽车中起到如此关键的作用?接下来让我们细数毫米波技术的前世今生和毫米波的继往开来。
毫米波以直射波的方式在空间进行传播,波束很窄,具有良好的方向性。一方面,由于毫米波受大气吸收和降雨衰落影响严重;另一方面,由于频段高,干扰源很少,所以传播稳定且可靠。
毫米波的优点:极宽的带宽,通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带宽高达273.5GHz,超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑具有吸引力。
波束窄:在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节。
微波是指频率在300MHz-300GHz 之间的电磁波。具有易于集聚成束、高度定向性以及直线传播的特性,可用来在无阻挡的视线自由空间传输高频信号。微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。由于微波的特性,其在空气中传播损耗很大,传输距离短,但机动性好,工作频宽大,除了应用于5G移动通信的毫米波技术之外,微波传输多在金属波导和介质波导中。
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