毫米波通信研究現狀

毫米波通信研究現狀

當前的毫米波通信系統主要包括地球上的點對點通信和通過衛星的通信或廣播系統?，F在地球上的點對點毫米波通信一般用于對保密要求較高的接力通信中。毫米波本身就具有很強的隱蔽性和抗干擾性，同時由于毫米波在大氣中的衰減和使用小口徑天線就可以獲得極窄的波束和很小的旁瓣，所以對毫米波通信的截獲和干擾變得非常困難。

1、毫米波地面通信

毫米波地面通信系統的傳統應用是接力（中繼）通信。毫米波傳播的大量試驗表明，利用多跳的毫米波接力（中繼）通信是可行的。為了減少風險，首先從毫米波頻段的低端和厘米波頻段的高端入手。在開發高頻段大容量通信系統的同時，更高頻段的中、低容量短程毫米波通信設備也相繼出臺。

到20世紀90年代，迎來了全球信息化的浪潮。因特網迅猛發展，交互多媒體業務、寬帶視頻業務以及專用網絡和無線電通信的業務量的急劇增長，迫切需要提高傳輸速率、傳輸帶寬和傳輸質量。用戶對寬帶接入的需求日益強烈，推動了各種寬帶接入網絡和設備的研發，利用毫米波的無線寬帶接入技術應運而生。

2、毫米波衛星通信

由于豐富的頻率資源，在衛星通信中毫米波通信得到了迅速發展。例如，在星際通信時一般使用5mm（60GHz）波段，因為在此頻率處大氣損耗極大，地面無法對星際通信內容進行偵聽。而在星際由于大氣極為稀薄，不會造成信號的衰落。美國的“戰術、戰略和中繼衛星系統”就是一個例子。該系統由五顆衛星組成，上行頻率為44GHz，下行頻率為20GHz，帶寬為2GHz，星際通信頻率為60GHz。

與其他通信方式相比，衛星通信的主要優點是：

a）通信距離遠，建站成本與通信距離無關。

b）以廣播方式工作，便于實現多址連接。

c）通信容量大，能傳送的業務類型多。

d）可以自發、自收、監測等。

20世紀70～80年代，衛星通信大多是利用對地靜止軌道（又稱同步軌道）進行的。到20世紀90年代以后，利用中、低軌道的衛星通信系統紛至沓來。但是在大容量通信服務方面，利用對地靜止軌道的衛星通信系統仍然是唱主角的。據統計，20世紀90年代的10年間，發射送入同步軌道上的通信衛星多達200顆，其中C波段的最多，Ku波段的次之。由此帶來的衛星通信頻譜擁擠問題也日益突出，向更高頻段推進已成為必然趨勢。

實際上早在20世紀70年代初，就已經開始了毫米波衛星通信的實驗研究。此領域大部分開發工作在美國、前蘇聯和日本進行。到20世紀80年代末至90年代，除了推出繼續用于范圍更廣、內容更多的毫米波頻段實驗衛星外，開始出現了實用化的Ka波段衛星通信系統。需要指出的是，其中許多衛星采用了一系列先進的技術，包括多波束天線、星上交換、星上處理和高速傳輸等。

3、毫米波通信在電子對抗中的應用

軍事上的需要是推動毫米波系統發展的重要因素。目前，毫米波在雷達、制導、戰術和戰略通信、電子對抗、遙感、輻射測量等方面得到了廣泛應用。其中戰略通信與電子對抗是非常重要的應用方向。電子對抗是指敵對雙方均利用電子設備或器材所進行的電磁斗爭，是現代化戰爭中的一種重要手段。

隨著毫米波雷達和制導系統的發展，相應的電子對抗手段也發展起來?，F代戰爭除去強火力和高密度外，一個重要的特點就是整個戰斗是在激烈的電子對抗中進行的。因此，要求通信設備必須具有很強的抗干擾能力，而毫米波在這方面表現出明顯的優勢。例如，選擇60GHz、120GHz、200GHz三個“衰減峰”頻段上的艦對艦的毫米波通信，利用這些頻段上信號嚴重衰減的特點，可極大提高艦對艦之間通信的抗干擾和抗截獲能力。國外還大力開展了毫米波頻段的測向機、干擾機和信號分析器等電子對抗設備的研制。

毫米波波束很窄，天線的旁瓣可以做得很低，使偵察和有源干擾都比較困難，因此，無源干擾在毫米波段有較大的發展。對35GHz以下的毫米波，目前最常用的干擾手段就是投放非諧振的毫米波箔條和氣溶膠，對敵方毫米波雷達波束進行散射，它可以干擾較寬的頻段而不必事先精確測定敵方雷達的頻率。除此之外，也還可以利用爆炸、熱電離或放射性元素產生等離子體，對毫米波進行吸收和散射，以干擾敵方雷達。

現役的多數雷達偵察、告警系統的頻率覆蓋范圍均已擴展到0.5GHz～40GHz。據報道，美國的電子對抗設備中部分雷達偵察設備頻率可達到110GHz，正在向300GHz發展。雷達告警設備頻率已擴展到40GHz～60GHz，北約正研制一種車載毫米波告警設備，頻段為40GHz～140GHz。此外，通信偵察頻段覆蓋10GHz毫米波段，通信干擾部分40GHz以下已實用化，正在向110GHz發展。在毫米波段還可以利用隱身技術。在對付有源毫米波雷達時，同在微波波段一樣，可以采用減小雷達截面的外形設計，或者在表面涂敷鐵氧體等毫米波吸收材料，以減小反射波的強度。對于通過檢測金屬目標的低毫米波輻射與背景輻射之間的反差來跟蹤目標的無源雷達，則要在目標表面涂敷毫米波輻射較強的偽裝物，使其輻射和背景輻射基本相等，從而使目標融合于背景中。

總之，毫米波通信應用于軍事上是非常必要和有重大意義的，是很有發展前途的通信手段，具有波束窄、數據率高、電波隱蔽、保密和抗干擾性能好、開設迅速、使用方便靈活以及全天候工作的特點。除了應用于電子對抗領域外，軍用毫米波通信的應用包括遠（外空間）近（大氣層）距保密通信、快速應急通信、對潛通信、衛星通信、星際通信、微波干線上下山的走線和電纜中斷搶通設備等