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    • 1.毫米波通信的工作原理
    • 2.毫米波通信的优点
    • 3.毫米波通信的应用
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毫米波通信

2022/12/05 作者:eefocus_3880508
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毫米波是介于微波与光波之间的电磁波, 通常毫米波频段是指30GHz~300GHz, 相应波长为1mm~10mm。毫米波通信就是指以毫米波作为传输信息的载体而进行的通信。

1.毫米波通信的工作原理

随着通信产业尤其是个人移动通信的高速发展,无线电频谱的低端频率已趋饱和,即使是采用高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制或各种多址技术扩大通信系统的容量,提高频谱的利用率,也无法满足未来通信发展的需求,因而实现高速、宽带的无线通信势必向微波高频段开发新的频谱资源。毫米波由于其波长短、频带宽,可以有效地解决高速宽带无线接入面临的许多问题,因而在短距离无线通信中有着广泛的应用前景。

毫米波通信的工作原理

2.毫米波通信的优点

1)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情况下无疑极具吸引力。

2)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。

3)探测能力强

可以利用宽带广谱能力来抑制多径效应和杂乱回波。有大量频率可供使用,有效的消除相互干扰。在目标径向速度下可以获得较大的多谱勒频移,从而提高对低速运动物体或振动物体的探测和识别能力。

4)安全保密好

毫米波通信的这个优点来自两个方面:a)由于毫米波在大气中传播受氧、水气和降雨的吸收衰减很大,点对点的直通距离很短,超过这个距离信号就会变得十分微弱,这就增加了敌方进行窃听和干扰的难度。b)毫米波的波束很窄,且副瓣低,这又进一步降低了其被截获的概率。

5)传输质量高

由于频段高毫米波通信基本上没有什么干扰源,电磁频谱极为干净,因此,毫米波信道非常稳定可靠,其误码率可长时间保持在10-12量级,可与光缆的传输质量相媲美。

6)全天候通信

毫米波对降雨、沙尘、烟雾和等离子的穿透能力却要比大气激光和红外强得多。这就使得毫米波通信具有较好的全天候通信能力,保证持续可靠工作。

7)元件尺寸小

和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。

毫米波通信的优点

3.毫米波通信的应用

军事上的需要是推动毫米波系统发展的重要因素。毫米波在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。其中战略通信与电子对抗是非常重要的应用方向。电子对抗是指敌对双方均利用电子设备或器材所进行的电磁斗争,是现代化战争中的一种重要手段。

随着毫米波雷达和制导系统的发展,相应的电子对抗手段也发展起来。现代战争除去强火力和高密度外,一个重要的特点就是整个战斗是在激烈的电子对抗中进行的。因此,要求通信设备必须具有很强的抗干扰能力,而毫米波在这方面表现出明显的优势。例如,选择60GHz、120GHz、200GHz三个“衰减峰”频段上的舰对舰的毫米波通信,利用这些频段上信号严重衰减的特点,可极大提高舰对舰之间通信的抗干扰和抗截获能力。国外还大力开展了毫米波频段的测向机、干扰机和信号分析器等电子对抗设备的研制。

毫米波波束很窄,天线的旁瓣可以做得很低,使侦察和有源干扰都比较困难,因此,无源干扰在毫米波段有较大的发展。对35GHz以下的毫米波,最常用的干扰手段就是投放非谐振的毫米波箔条和气溶胶,对敌方毫米波雷达波束进行散射,它可以干扰较宽的频段而不必事先精确测定敌方雷达的频率。除此之外,也还可以利用爆炸、热电离或放射性元素产生等离子体,对毫米波进行吸收和散射,以干扰敌方雷达。

现役的多数雷达侦察、告警系统的频率覆盖范围均已扩展到0.5GHz~40GHz。据报道,美国的电子对抗设备中部分雷达侦察设备频率可达到110GHz,正在向300GHz发展。雷达告警设备频率已扩展到40GHz~60GHz,北约正研制一种车载毫米波告警设备,频段为40GHz~140GHz。此外,通信侦察频段覆盖10GHz毫米波段,通信干扰部分40GHz以下已实用化,正在向110GHz发展。在毫米波段还可以利用隐身技术。在对付有源毫米波雷达时,同在微波波段一样,可以采用减小雷达截面的外形设计,或者在表面涂敷铁氧体等毫米波吸收材料,以减小反射波的强度。对于通过检测金属目标的低毫米波辐射与背景辐射之间的反差来跟踪目标的无源雷达,则要在目标表面涂敷毫米波辐射较强的伪装物,使其辐射和背景辐射基本相等,从而使目标融合于背景中。

总之,毫米波通信应用于军事上是非常必要和有重大意义的,是很有发展前途的通信手段,具有波束窄、数据率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、使用方便灵活以及全天候工作的特点。除了应用于电子对抗领域外,军用毫米波通信的应用包括远(外空间)近(大气层)距保密通信、快速应急通信、对潜通信、卫星通信、星际通信、微波干线上下山的走线和电缆中断抢通设备等。

毫米波通信的应用

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