毫米波：波長(zhǎng)為1～10毫米的電磁波稱為毫米波。 它們位于微波和遠(yuǎn)紅外波重疊的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此具有兩種光譜的特性。 毫米波的理論和技術(shù)是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

2020年6月15日，中國工程院院士劉云杰表示，南京網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片。

毫米波簡(jiǎn)介

毫米波頻段沒有準(zhǔn)確的定義。 通常將頻率范圍為30~300GHz（波長(zhǎng)1~10mm）的電磁波稱為毫米波。 它位于微波和遠(yuǎn)紅外波重疊的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此具有兩種光譜特征。 毫米波的理論和技術(shù)是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

毫米波特性

與光波相比，毫米波在通過大氣窗口傳播時(shí)衰減較小（毫米波和亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子的共振吸收而產(chǎn)生的一些衰減微乎其微），并且受自然光和 的影響 熱輻射源小。

優(yōu)勢(shì)：

• 極寬的帶寬。 一般認(rèn)為，毫米波頻率范圍為26.5-300GHz，帶寬高達(dá)273.5GHz。 從 DC 到微波的全帶寬的 10 倍以上。 即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時(shí)也只能使用四個(gè)主窗，但這四個(gè)窗的總帶寬可以達(dá)到135GHz，是下方微波頻段帶寬總和的5倍。 這在頻率資源緊張的今天，無疑是非常有吸引力的。

• 光束很窄。 在相同天線尺寸下，毫米波波束比微波波束窄得多。 例如，一個(gè) 12cm 的天線在 9.4 GHz 時(shí)波束寬度為 18 度，但在 94 GHz 時(shí)波束寬度僅為 1.8 度。 因此，可以區(qū)分距離較近的小物體或更清楚地觀察物體的細(xì)節(jié)。

• 與激光相比，毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認(rèn)為具有全天候的特性。

• 與微波相比，毫米波元件的體積要小得多。 因此，毫米波系統(tǒng)更容易小型化。

缺點(diǎn)：

①在大氣中傳播衰減嚴(yán)重。

②設(shè)備加工精度高。

毫米波傳播特性

毫米波在通信、雷達(dá)、遙感和天文學(xué)等領(lǐng)域有大量應(yīng)用。 為了成功設(shè)計(jì)和研制性能優(yōu)良的毫米波系統(tǒng)，需要了解毫米波在不同氣象條件下的大氣傳播特性。 影響毫米波傳播特性的因素主要有：分子吸收（氧氣、水汽等），以及環(huán)境（包括植被、地面、障礙物等），這些因素的綜合作用會(huì)導(dǎo)致毫米波信號(hào) 被衰減、散射、改變極化和傳播路徑，進(jìn)而在毫米波系統(tǒng)中引入新的噪聲。 因素會(huì)極大地影響毫米波系統(tǒng)的運(yùn)行，因此我們必須詳細(xì)研究毫米波的傳播特性。

毫米波雷達(dá)

近年來，隨著對(duì)毫米波系統(tǒng)需求的不斷增加，毫米波技術(shù)在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線和毫米波器件的發(fā)展上取得了重大突破，毫米波雷達(dá)進(jìn)入了多種多樣的新階段。 應(yīng)用程序。

20世紀(jì)80年代以來，由于對(duì)毫米波雷達(dá)的需求不斷增加，掀起了開發(fā)毫米波雷達(dá)的熱潮，這取決于毫米波雷達(dá)的以下特點(diǎn)：

①極寬的頻帶，適用于各種寬帶信號(hào)處理；

②小天線孔徑下可獲得窄波束，方向性好，空間分辨率極高，跟蹤精度高；

③多普勒帶寬寬，多普勒效應(yīng)明顯，多普勒分辨率好，速度測(cè)量精度高；

④地雜波和多徑效應(yīng)影響小，低空跟蹤性能好；

⑤毫米波散射特性對(duì)目標(biāo)形狀細(xì)節(jié)敏感，因此可以提高多目標(biāo)辨別和目標(biāo)識(shí)別的能力和成像質(zhì)量；

⑥由于毫米波雷達(dá)發(fā)射波束較窄，在電子對(duì)抗中敵方難以攔截；

⑦目前隱身飛機(jī)等目標(biāo)設(shè)計(jì)的隱身頻率范圍限制在1~20GHz，而且由于機(jī)體等不平整部位比毫米波更明顯，這些不平整會(huì)造成角反射，從而增加有效反射面積 ，因此毫米波雷達(dá)具有一定的反隱身功能；

⑧與激光和紅外相比，毫米波沒有后者的高分辨率，但具有穿透煙塵霧的能力，可以全天候工作。

毫米波雷達(dá)的劣勢(shì)主要是受大氣衰減和吸收的影響，目前的作用范圍大多局限于10公里以內(nèi)。 此外，與微波雷達(dá)相比，毫米波雷達(dá)的元器件目前處于批量生產(chǎn)階段，良品率較低。 另外，很多器件在毫米波頻段需要鍍金或者鍍銀，所以器件的成本比較高。

毫米波天線

①喇叭天線

錐形喇叭的一般開口波導(dǎo)可以輻射電磁波，但由于孔徑小，輻射效率和增益較低。 如果將金屬波導(dǎo)的開口逐漸擴(kuò)大和延伸，就形成了喇叭天線。 喇叭天線以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻段寬、制造容易、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，在微波和毫米波波段得到廣泛應(yīng)用。 也廣泛應(yīng)用于毫米波治療儀。

②微帶天線

微帶天線或印制天線首先廣泛應(yīng)用于厘米波段，隨后擴(kuò)展到毫米波段。 這種擴(kuò)大不是按波長(zhǎng)按比例縮小，不是完全模仿，而是一種新的概念和新的發(fā)展。

然而，毫米波微帶天線有兩個(gè)關(guān)鍵問題。 一是傳輸線的損耗變大，二是尺寸公差變得非常嚴(yán)格。

③漏波天線

這種天線在電磁波沿開放結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，由于一些不連續(xù)的結(jié)構(gòu)而輻射能量，因此稱為漏波天線。

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