毫米波是什么有哪些应用

雷达大家都不陌生，飞机、舰船等的应用自不必说，在日常中，雷达也逐渐走进人们的生活，通过人工智能技术的融合，雷达变得更“聪明”，智能穿戴，无人机，汽车盲点检测等都是耳熟能详的应用。

雷达使用的是电磁波，电磁波是交变电磁场，在自由空间传播，这个电磁场交变的频率决定了雷达的基本属性。AM，FM广播使用的无线电是低于300GHz的频段，微波频段则是通信和雷达使用的主要频段，在其中30-300GHz频段则被称为毫米波。

与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的距离绝对精度、方向性、稳定性等也优于其他微波导引头 。

传感器对比

把雷达与毫米波融合，毫米波雷达就成了神通广大的孙大圣，智慧办公、智能家居、智能家电、游乐设备、智能照明、智能卫浴、交通、安防、护理等，皆可见到毫米波雷达的强大本领。

毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。

1、毫米波

（millimeter

wave

）：波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

2、微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米~1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。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。

毫米波通信的独到之处是频带宽，这样，可以实现高速数据传输。

不久的将来专用通信的传输速率可能达到8～16吉比特/秒。传输速率越高，占用的频带越宽，而现在采用的厘米波波段难以满足日益提高的传输速率的要求。可贵的是，毫米波的波长短，可以把无线电波做成点波束，因而它的测量分辨能力强，精度高。毫米波通信设备具有体积小、重量轻、耗电少等优点。

Ubiquiti 的 60GHz 链路部署大赛正在如火如荼地举办中，大家可以登录到 airFiber WEB界面，在 airFiber 仪表盘中寻找 “60GHz 链路部署大赛” 活动海报，提交您的链接作品就能看到目前的部署排名。比赛已经进行了 38 周，活动会持续到 2021 年 12 月 31 日。

那为什么要举办 60GHz 的链路大赛呢？ 实际上 60GHz 频段通信的波长仅为 5mm 左右 ，属于毫米波。毫米波传播在大气中，会受到大气吸收和大气散射因素作用，从而陷入传输衰减。所以通常毫米波也被认为是微距传输，但是事实证明 Ubiquiti 设计的 airFiber 已经可以将毫米波传输 20 公里以上 ！

什么是 5G 毫米波？

那什么是毫米波呢？2021 年初，中国联通宣布要在明年为北京冬奥会部署 5G 毫米波，这个 5G 毫米波又是什么呢？

这就要从 5G 说起， 5G 是第五代移动通信技术 ，是根据第三代伙伴计划协议 3GPP（3rd Generation Partnership Project）制定的标准。而这个标准通常以十倍的速度作为一次迭代，因此 5G 的网络速度理论上是 4G 的 10 倍。那如何能在提高网速的同时又保证传输呢？这就要从频率和频宽说起。

一般而言 频率越高、频宽越宽，则传输速度越快、数据越多 。可以把频率类比为火车速度，频宽为铁道宽度，传输数据就是乘客。如果火车速度加快、铁道宽度加宽，就可以有更多的火车进行来回运行，那么能来往两地的乘客也就越多、越快。

不过又由于另一个物理特性 光速=波长 频率 ，在光速恒定的情况下，电磁波频率越高则波长越短。 波长越短则电磁波的穿透性就越差，且容易在传输过程中受到环境的影响。 因此之前的 4G、3G 甚至 WiFi 和蓝牙等技术都是使用 35Ghz 以下的低频频段。

由于 35Ghz 以下频段都用完了，找不到足够干净的频段，而且为了增加速度和使用者体验，5G 就只能往 35GHz 以上的高频发展了。依据 3GPP 的定义， 5G 可以分为两大频段：mmWave，这是大多数人谈论的超高速 5G；sub-6GHz，这是大多数人暂时将要体验的 5G。

Sub-6GHz ？

Sub-6GHz 顾名思义是指 6GHz 以下的中低频段 ，低频在 1GHz 以下，中频范围是 34GHz 到 6GHz。

我国的 5G 应用主要集中在 6GHz 以下的中低频段，比如中移动为 26G、49G，联通和电信的频段为 35G，而广电更是拥有 700M 的频段。

Sub-6 频段与现在的 4G LTE 频段相近，主要差别就在于 Sub-6 将频宽增加以提升速度 。（类似上文说的多加几条铁轨，可以有更多的火车进行数据运输，虽然火车速度/频率没变，但是能够传输的数据更多了，从而使得通信速度变得更快）。而且由于 Sub-6 有部分的 5G 技术与 4G 融合，所以有部分人会视其为 4G 加速版。

上图是 3GPP 对于 5G 频段的配置方式，上方为 Sub-6，下方为毫米波。

毫米波 mmWave？

毫米波是指 6GHz 以上，从 24GHz 到 52GHz 的较高频率无线电频段。 毫米波的频段比 Sub-6 大幅提升，其火车运行速度也跑得更快了， 传输速度更是可以达到 Sub-6 的 16 倍。

毫米波的可用频带宽度也非常富余，加上空分、时分、正交极化或其他复用技术，5G 中万物互联所需的多址问题，是可以轻易解决的。 更重要的是如此富余带宽的频谱几乎免费， 在 5G 系统中使用毫米波通信技术，不仅可以获得极大的通信容量，更能降低运营商和通信用户的使用成本。

毫米波技术研究由来已久，最早可追溯到上世纪 20 年代。毫米波传播特性研究在 50 年代就已经取得了相当的成就，当时研发的毫米波雷达已应用于机场交通管制。到 90 年代，毫米波集成电路研制已取得了重大突破，使毫米波技术可以广泛地应用于军事和民用通信领域。

毫米波技术在通信领域的应用主要是毫米波波导通信、毫米波无线地面通信和毫米波卫星通信，且 以无线地面通信和卫星通信为主 。在毫米波地面通信系统中，除了传统的接力或中继传输通信应用外，还有高速宽带接入中的无线局域网（WLAN）通信。WLAN 具有双向数据传输 特点，可以提供多种宽带交互式数据和多媒体业务。

Ubiquiti 在 2012 年就开始专研毫米波的无线通信， 更是从 Motorola 招来团队专门负责AirFiber 项目。他们为 AirFiber 设计了独有的射频和调制解调器，使它可以在 6Ghz 以上的 11Ghz、24Ghz、60Ghz 进行无线电传输。 基于毫米波的特性，AirFiber 即使在 10 公里以上的传输中也能处理 1Gbps 的数据，是同时期产品速度的百倍。 而在近期举办的 60GHz 传输大赛中，更有用户使用 AirFiber 产品传输了 2459 公里 。完全突破了传统认知中毫米波由于超短的波长，传播距离容易受到大气影响的既定印象。实际应用中也证明，毫米波可以取代有线光纤进行主干网络通信。

可以毫不夸张地说，毫米波就是今后移动通信和无线通信的未来，毫米波是 5G 的重要组成部分，而 5G 也是我国发展的重要组成部分。目前国家滑雪中心已经展开了 5G 毫米波实验，相信到 2022 年的北京冬奥会上，大家就能感受到 真·5G 的高速魅力。当然你也可以通过使用 Ubiquiti 的 airFiber 毫米波系列产品，感受毫米波在无线通信领域的速度。

参考资料：

[1]李明 5G无线:从Sub—6 GHz到mm波机遇与技术挑战[N] 电子报,2017-10-15(012)

[2]张长青面向5G的毫米波技术应用研究[J]邮电设计技术,2016(06):30-34

[3]Juli Clover mmWave vs Sub-6GHz 5G iPhones: What's the Difference

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毫米波摄像机是利用毫米波对非金属材料的穿透性，对可疑地点或物品进行成像的仪器。

用毫米波摄像机观察世界，世界上毫无隐私可言。起居室、卧室、浴室、盥洗室全都暴露无遗。未来可能是个任何物体在任何地方都无处隐藏的世界。

目前已经开发出一些装置，可以穿过墙壁隔着一段距离寻找可疑对象，透过其衣服看到其身体内部。它可以根据每个人的独特气味加以区分和追踪，即在某个人尚未完成犯罪行动之前通过电子手段将其“识别”。由于有了廉价的摄像机，每个人都有可能受到计算机的跟踪，即使在拥挤的人群中也无处藏匿。

曾经花费10年时间开发毫米波摄像机的马萨诸塞州毫米波技术公司的电子工程师史蒂夫·博雷尔说，毫米波的用途之广令人难以想象。毫米波可以穿透任何绝缘材料——包括几乎各种布料和大多数种类的建筑材料。金属的发射性能差，而塑料、陶瓷、塑料炸药、粉状药物等电介质材料处于两者之间。这些材料发射的毫米波射线量的多少取决于各自的温度。同可见光和红外线一样，毫米波也可以聚集起来形成图像。

毫米波技术公司制造的两台摄像机样机，可以在明亮的背景中轻而易举地找出人身上藏匿的金属刀和枪。如果物体的温度已知，也可以通过估计图像的亮度来确定该物体是由何种材料制成的。毫米波技术公司研制的第一台毫米波摄像机预计于1997年上市。毫米波技术公司正在研制一种计算机软件，这种软件可以对摄像机摄取的影像加以扫描，并在发现可疑物体时向操作者发出警报。毫米波摄像机可能深受刺探隐秘者的欢迎。除了毫米波摄像机能穿透衣物以外，微波成像装置可以看到藏在人体内更隐秘部位的违禁品。

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