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东山再起的毫米波通信

导读: 随着微电子、光电子技术及纳米技术的飞速发展,卫星通信、遥感技术和全球定位系统、宽频带高速数字综合通信网络、信息压缩与高速传输技术、人工智能技术、多媒体技术和虚拟现实技术等前沿技术不断取得进展,人类将逐步地全面进入信息时代。

  OFweek电子工程网讯:随着微电子、光电子技术及纳米技术的飞速发展,卫星通信、遥感技术和全球定位系统、宽频带高速数字综合通信网络、信息压缩与高速传输技术、人工智能技术、多媒体技术和虚拟现实技术等前沿技术不断取得进展,人类将逐步地全面进入信息时代。

  20世纪是人类历史上科技发展最为辉煌的时代,也是信息技术大显身手的年代。在世纪之交,人们对信息业务的要求愈来愈高,打电话要闻声见影;召开会议与会者虽远隔千里,如晤一室;看电视,图像要比宽银幕电影还要清晰……发展诸如此类大容量的信息业务,在电通信领域,单靠微波接力通信、同轴电缆通信等通信手段是远远不够的。怎样才能解决这些矛盾?“向更高的频率进军”不失为是一种良策。因为只有将传输频率提高,才能使工作频段更宽,通信容量更大。毫米波无线电通信正是在这种情况下东山再起,独树一帜。

  说它东山再起,是因为早在20世纪40年代,科学家们就开始对毫米波无线电通信进行过研究,到了50年代,采用电子管作无线电毫米波发生器和放大器研制成功,但由于工作可靠性差、寿命短,而且造价昂贵,没有走出实验室就进了博物馆。毫米波无线电通信未曾得到实际应用。

  20世纪70年代,由于毫米波集成电路和毫米波固体器件的研制成功并获得批量生产,生产成本日趋下降,使得毫米波无线电通信获得转机,犹如枯木逢春得到蓬勃发展。

  无线电毫米波的波长为10毫米~1毫米,它的对应频率为30吉赫~300吉赫(1吉=109)。科学实验表明,当毫米波沿空间传播时,由于受大气的影响,有的频率衰减得小,有的则大。因为水汽和氧分子的吸收作用,在60、120、180吉赫频率附近传输衰减出现极大值,称为“衰减峰”,相比之下,35、95、140、220吉赫频率附近传输衰减较小,称为“大气窗口”。

  因为毫米波频率很高,用它作传输媒质进行通信,哪怕仅仅是它其中的一小部分,其通信容量都将是非常可观的。假设在30吉赫至300吉赫的频段内择其前面的一小部分,即30吉赫至100吉赫,则它的工作频带已达到70吉赫。这个频率范围比微波接力通信和同轴电缆通信等的工作频段的总和还要宽100倍之多,这无疑为发展多种信息业务提供了一个广阔的天地。毫米波通信正是顺应信息时代的到来而涌现出的一种新颖别致的通信方式。

  按照电磁波大家族的族系划分,毫米波原本归属于微波门庭。但由于微波通信(微波接力通信和卫星通信)的工作频段大多使用在厘米波(频率为3~30吉赫,波长为10~1厘米)和分米波(频率300~3000兆赫,波长10~1分米)范围,因此,通常将毫米波从微波波段中单独分离出来,成为独树一帜、发展势头看好的通信手段。

  有人这样形容毫米波通信:如果说微波通信是40年代早晨八九点钟的太阳,那么,毫米波通信则是90年代早晨八九点钟的太阳。 毫米波通信按其传输方式的不同,可以分为毫米波无线电通信和毫米波有线电通信两大类。毫米波无线电通信又可分为地面无线电通信和空间无线电通信。毫米波有线电通信则是以波导传送30~120吉赫电磁波的通信。

  毫米波无线电通信与传统的无线电短波、超短波和微波通信相比,具有不少独特之处。由于毫米波是以微波和光波作左右邻(它的波长介于微波和光波之间),因此兼有微波和光波的某些优长。通信设备的体积很小,可利用小巧尺寸的天线获得很高的方向性,便于通信的隐蔽和保密。毫米波在传播过程中受杂波影响小,对尘埃等微粒穿透能力强,通信比较稳定。

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责任编辑:Alvin
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