毫米波与太赫兹技术

2020-11-27 11:26:16      点击:

随着对电磁波谱的不断探索, 人类对电子学和光学获得了充分的认识, 并且通过对电子学和光学的研究, 研发了各种器件, 形成了两大较为成熟的研究和应用技术. 一是微波毫米波技术, 在雷达、射电天文、通信、成像、导航等领域得到了广泛的应用, 另一个是光学技术, 其应用已渗透到人们日常生活的方方面面. 然而毫米波和光频段之间, 还存在着丰富的未被充分开发的频谱资源, 也就是太赫兹频段. 传统上, 微波频段定义为300 MHz-26.5 GHz, 毫米波频段为26.5-300 GHz, 而太赫兹频段为300-10000 GHz (10 THz). 现在比较流行的一种说法是, 0.3-30 GHz 为微波频段, 30-300 GHz 为毫米波频段, 也有人将0.1-10 THz 称作太赫兹频段, 如图所示:


   由于毫米波器件的成本较高, 之前主要应用于军事. 然而随着高速宽带无线通信、汽车辅助驾驶、安检、医学检测等应用领域的快速发展, 近年来毫米波在民用领域也得到了广泛的研究和应用. 目前,6 GHz 以下的黄金通信频段, 已经很难得到较宽的连续频谱, 严重制约了通信产业的发展. 相比之下,毫米波频段却仍有大量潜在的未被充分利用的频谱资源. 因此, 毫米波成为第5 代移动通信的研究热点. 2015 年在WRC2015 大会上确定了第5 代移动通信研究备选频段: 24.25-27.5 GHz、37-40.5GHz、42.5-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-50.2 GHz、50.4-52.6 GHz、66-76 GHz 和81-86 GHz, 其中31.8-33.4 GHz、40.5-42.5 GHz 和47-47.2 GHz 在满足特定使用条件下允许作为增选频段. 各种毫米波的器件、芯片以及应用都在如火如荼的开发着. 相对于微波频段, 毫米波有其自身的特点. 首先, 毫米波具有更短的工作波长, 可以有效减小器件及系统的尺寸; 其次, 毫米波有着丰富的频谱资源,可以胜任未来超高速通信的需求. 此外, 由于波长短, 毫米波用在雷达、成像等方面有着更高的分辨率. 到目前为止, 人们对毫米波已开展了大量的研究, 各种毫米波系统已得到广泛的应用. 随着第5 代移动通信、汽车自动驾驶、安检等民用技术的快速发展, 毫米波将被广泛应用于人们日常生活的方方面面.
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