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5G 基于毫米波通信应用前景研究*

2021-12-31杨堃

科技创新与应用 2021年27期

杨 堃

(柳州市第一职业技术学校,广西 柳州 545616)

1 毫米波是什么

近十年,随着通信的迅猛发展,毫米波这个名词逐渐走进大家视野。毫米波通常指频段在30~300GHz,相应波长为1~10mm 的电磁波,工作频率介于微波与远红外波之间,兼有两种波谱的特点,将接近的24GHz 或以上频段也定义为毫米波的范围,在5G 移动通信、物联网和雷达、卫星通信等领域具有很广阔的应用前景。而目前主要受关注的为28-30GHz,38GHz,45GHz,57-71GHz,71-76GHz,81-86GHz,100GHz 等频段。5G 通信中的毫米波通信是指扩展频段主要在24GHz~200GHz 频率,也就是高频频段FR2 传输,0Hz~6GHz 也是俗称的FR1。

2 毫米波的特点

与光波相比,毫米波利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时,由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小,受自然光和热辐射源影响小,相对于低频频段,毫米波还具有带宽宽、波束窄、传输干扰小、安全保密好、多径效应小、多普勒分辨力高,以及器件尺寸小易集成等特点。

2.1 极宽的带宽

通常认为毫米波频率范围为大约在24GHz~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今天无疑极具吸引力。

2.2 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。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。

2.3 受环境影响小

与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。……

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