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毫米波通信的信息時代

隨著微電子、光電子技術及納米技術的飛速發展,衛星通信、遙感技術和全球定位係統、寬頻帶高速數字綜合通信網絡、信息壓縮與高速傳輸技術、人工智能技術、多媒體技術和虛擬現實技術等前沿技術不斷取得進展,人類將逐步地全麵進入信息時代。

20世紀是人類曆史上科技發展最為輝煌的時代,也是信息技術大顯身手的年代。人們對信息業務的要求愈來愈高,打電話要聞聲見影;召開會議與會者雖遠隔千裏,如晤一室;看電視,圖像要比寬銀幕電影還要清晰……發展諸如此類大容量的信息業務,在電通信領域,單靠微波接力通信、同軸電纜通信等通信手段是遠遠不夠的。在20世紀40年代,科學家們就開始對毫米波無線電通信進行過研究,到了50年代,采用電子管作無線電毫米波發生器和放大器研製成功,但由於工作可靠性差、壽命短,而且造價昂貴,沒有走出實驗室就進了博物館。毫米波無線電通信未曾得到實際應用。

20世紀70年代,由於毫米波集成電路和毫米波固體器件的研製成功並獲得批量生產,生產成本日趨下降,使得毫米波無線電通信獲得轉機,猶如枯木逢春得到蓬勃發展。

毫米波與潛艇指揮通信

毫米波不僅是空間通信的良好傳輸媒質,在海洋通信中也可一顯身手。長期以來,潛艇指揮通信一直是困擾科學家們的問題。潛艇通信最怕暴露目標,如果潛艇浮到海麵進行通信,很容易被敵方反潛武器發現。因為毫米波通信設備(包括天線)體積很小,可以將它直接裝在潛艇的潛望鏡上,隻要將潛望鏡露出海麵就可以通過衛星進行高速通信,不影響潛艇的隱蔽。

毫米波在大氣中傳播時,由於水汽、氧分子對它的吸收作用,能量要受到衰減。其中,降雨所引起的衰減最為嚴重,有時一陣暴雨就可能使通信中斷,因此傳輸可靠性差。此外,雨、雪和霧也對毫米波有散射作用,從而不同程度地破壞了毫米波的定向傳輸特性。因此,毫米波通信通常不是一種全天候的通信方式。它大都用於近距離點對點的保密通信和衛星通信。日本等國就曾將工作在毫米波頻段的試驗衛星送入了同步軌道。

毫米波通信方式

無線電毫米波的波長為10毫米~1毫米,它的對應頻率為30吉赫~300吉赫。科學實驗表明,當毫米波沿空間傳播時,由於受大氣的影響,有的頻率衰減得小,有的則大。因為水汽和氧分子的吸收作用,在60、120、180吉赫頻率附近傳輸衰減出現極大值,稱為“衰減峰”,相比之下,35、95、140、220吉赫頻率附近傳輸衰減較小,稱為“大氣窗口”。因為毫米波頻率很高,用它作傳輸媒質進行通信,哪怕僅僅是它其中的一小部分,其通信容量都將是非常可觀的。假設在30吉赫至300吉赫的頻段內擇其前麵的一小部分,即30吉赫至100吉赫,則它的工作頻帶已達到70吉赫。這個頻率範圍比微波接力通信和同軸電纜通信等的工作頻段的總和還要寬100倍之多,這無疑為發展多種信息業務提供了一個廣闊的天地。毫米波通信正是順應信息時代的到來而湧現出的一種新穎別致的通信方式。

毫米波波導通信

毫米波波導通信是一種特殊的通信方式,它兼具有線電通信和無線電通信的特點。因為波導是有形的物體,在作用上與電線、電纜等傳輸媒質沒有什麼兩樣,可以看做是有線電通信;而毫米波又是一種無形的物質,用它載送信息,與一般的無線電通信在本質上沒有什麼區別,因此,毫米波波導通信可以認為是有線電通信與無線電通信的“聯姻”,是“有線的無線電通信”。

在毫米波波導通信中,因為電磁波是被束縛在波導管內的特定空間中傳播的,因此,比較安全、保密、可靠,抗幹擾能力強,不易受大氣衰減的影響;毫米波沿波導傳播,衰耗小,傳輸距離遠,一般每隔四五十千米設置一個中繼接力站,與微波接力距離相近;加上它傳輸頻率很高,通信容量很大,可作為大容量通信幹線。隨著“信息高速公路”的興建,毫米波波導通信這門新興的技術將會得到迅速的應用與發展。

毫米波攝像機

毫米波攝像機是利用毫米波對非金屬材料的穿透性,對可疑地點或物品進行成像的儀器。

用毫米波攝像機觀察世界,世界上毫無隱私可言。起居室、臥室、浴室、盥洗室全都暴露無遺。未來可能是個任何物體在任何地方都無處隱藏的世界。