“蛮荒地带”的毫米波，5G时代却举足轻重

海因里希·鲁道夫·赫兹提出毫米波的概念至今已经130余年。多年来，毫米波技术的发展可谓起起伏伏。如今，随着5G时代的到来和广阔的发展前景，毫米波作为5G重要的组成部分，再度成为全球的焦点。那究竟什么是毫米波？为什么毫米波成为移动通信领域的沧海遗珠？以及为什么5G对毫米波青睐有加呢？

一、毫米波的概念

通常微波指的是波长由1m到1cm的电磁波，而毫米波是波长在1mm到10mm之间的电磁波，对应的是30GHz至300GHz之间的无线电频谱。亚毫米波的波长范围为1 mm到0.1 mm，频率范围是300GHz～3000 GHz，频率再高依次为远红外线、红外线、可见光、紫外线、x射线及γ射线。

通常微波指的是波长由1m到1cm的电磁波，而毫米波是波长在1mm到10mm之间的电磁波，对应的是30GHz至300GHz之间的无线电频谱。亚毫米波的波长范围为1 mm到0.1 mm，频率范围是300GHz～3000 GHz，频率再高依次为远红外线、红外线、可见光、紫外线、x射线及γ射线。

二、毫米波的发展历程

上世纪40年代，各国投入大量精力研究微波技术在雷达中的应用，促进了微波技术的崛起，此时人们对毫米波的认知处于萌芽状态；50年代，尽管少数学者继续研究毫米波使人们对其有了更进步的了解，但受当时器件、材料、工艺等方面的限制，毫米波的发展十分缓慢；60年代，激光和红外技术成为了各国关注的焦点，毫米波的研究直接跌入低谷；进入70年代，毫米波基础材料、加工工艺、各种器件和传输线的研究进展迅猛，而且大功率回旋管的出现以及低成本、小型化、轻量化、高可靠性和长寿命的毫米波固体器件的研制成功，使毫米波功率源取得了重大突破。同时在不断的科学实践中，相比许多微波、红外和光波，毫米波具备很多不可比拟的特性，这些优势能够满足军事电子学和信息技术的需求，从此，毫米波掀起了一股国际性的热潮。另外，美国商务部对21世纪的高技术预测中，毫米波技术也被列入了重要分支学科之一。

三、毫米波G时代备受青睐的原因

毫米波一直都是移动通信的“蛮荒地带”，主要是因为其传播距离短，穿透性差，但随着5G时代的到来，毫米波拥有的连续可用的超大带宽，一段频谱动辄好几GHz的带宽，正好满足5G系统对超大容量和极高速率的传输需求，5G 20Gbit/s峰值速率的梦想也是构筑于此。虽然毫米波在空气中衰减较大，穿墙基本无可能，但正因如此，对其他终端发射的毫米波信号干扰相对较小，所以在设计时不用特别考虑干扰信号的处理问题，无形中减少了很多精力和成本。另外，毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大，使得传输的波束较窄，增大了窃听难度，毫米波具有波长短的特点，所需的天线尺寸较小，所以容易在较小的空间集成大规模的天线阵。

通过5G毫米波技术，人们可以在一些室内环境、大型场馆以及交通枢纽更好地架设公用网络和企业专网，还可以提供更多终端设备的支持，通过共址技术，还能更好地发挥现有无线及蜂窝网络的互通能力，5G毫米波的高容量特性还有助于运营商提供无限流量的套餐，可以惠及广大消费者。

随着5G时代的到来，毫米波必定会成为5G网络的重要基础，推动5G时代的进步，让我们一起拭目以待！

参考资料：

[1] 王坦：从“多国争论”到“全球共识”的 5G毫米波之路.中国无线电管理.2019.12.24.

[2] 薛良金编著. 毫米波工程基础[M]. 2004：2页.

[3] 中国科协首届青年学术年会四川卫星会议执行委员会编. 中国科学技术协会首届青年学术年会四川卫星会议论文集 上[M].1992:574-577页.

[4] 刁兆坤,刘威,范才坤,杨丽,秦文.毫米波5G基站的应用挑战和未来发展[J].通信世界,2019(33):21-23.

[5] 云塔科技联合中国科学技术大学发布5G毫米波滤波器.新华网.2020.04.16.

[6] 高通骆涛：推动毫米波技术创新，助力释放5G全部潜能. 环球网.2020-08-28.

[7] 高通季庭方：消除误解克服挑战毫米波技术助力5G潜能全释放. 环球网 .2020.07.10.

[8] 张博.面向5G的毫米波技术应用分析[J].数字通信世界,2019(03):63.

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