毫米波通信研究现状

毫米波通信研究现状

当前的毫米波通信系统主要包括地球上的点对点通信和通过卫星的通信或广播系统。现在地球上的点对点毫米波通信一般用于对保密要求较高的接力通信中。毫米波本身就具有很强的隐蔽性和抗干扰性，同时由于毫米波在大气中的衰减和使用小口径天线就可以获得极窄的波束和很小的旁瓣，所以对毫米波通信的截获和干扰变得非常困难。

1、毫米波地面通信

毫米波地面通信系统的传统应用是接力（中继）通信。毫米波传播的大量试验表明，利用多跳的毫米波接力（中继）通信是可行的。为了减少风险，首先从毫米波频段的低端和厘米波频段的高端入手。在开发高频段大容量通信系统的同时，更高频段的中、低容量短程毫米波通信设备也相继出台。

到20世纪90年代，迎来了全球信息化的浪潮。因特网迅猛发展，交互多媒体业务、宽带视频业务以及专用网络和无线电通信的业务量的急剧增长，迫切需要提高传输速率、传输带宽和传输质量。用户对宽带接入的需求日益强烈，推动了各种宽带接入网络和设备的研发，利用毫米波的无线宽带接入技术应运而生。

2、毫米波卫星通信

由于丰富的频率资源，在卫星通信中毫米波通信得到了迅速发展。例如，在星际通信时一般使用5mm（60GHz）波段，因为在此频率处大气损耗极大，地面无法对星际通信内容进行侦听。而在星际由于大气极为稀薄，不会造成信号的衰落。美国的“战术、战略和中继卫星系统”就是一个例子。该系统由五颗卫星组成，上行频率为44GHz，下行频率为20GHz，带宽为2GHz，星际通信频率为60GHz。

与其他通信方式相比，卫星通信的主要优点是：

a）通信距离远，建站成本与通信距离无关。

b）以广播方式工作，便于实现多址连接。

c）通信容量大，能传送的业务类型多。

d）可以自发、自收、监测等。

20世纪70～80年代，卫星通信大多是利用对地静止轨道（又称同步轨道）进行的。到20世纪90年代以后，利用中、低轨道的卫星通信系统纷至沓来。但是在大容量通信服务方面，利用对地静止轨道的卫星通信系统仍然是唱主角的。据统计，20世纪90年代的10年间，发射送入同步轨道上的通信卫星多达200颗，其中C波段的最多，Ku波段的次之。由此带来的卫星通信频谱拥挤问题也日益突出，向更高频段推进已成为必然趋势。

实际上早在20世纪70年代初，就已经开始了毫米波卫星通信的实验研究。此领域大部分开发工作在美国、前苏联和日本进行。到20世纪80年代末至90年代，除了推出继续用于范围更广、内容更多的毫米波频段实验卫星外，开始出现了实用化的Ka波段卫星通信系统。需要指出的是，其中许多卫星采用了一系列先进的技术，包括多波束天线、星上交换、星上处理和高速传输等。

3、毫米波通信在电子对抗中的应用

军事上的需要是推动毫米波系统发展的重要因素。目前，毫米波在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。其中战略通信与电子对抗是非常重要的应用方向。电子对抗是指敌对双方均利用电子设备或器材所进行的电磁斗争，是现代化战争中的一种重要手段。

随着毫米波雷达和制导系统的发展，相应的电子对抗手段也发展起来。现代战争除去强火力和高密度外，一个重要的特点就是整个战斗是在激烈的电子对抗中进行的。因此，要求通信设备必须具有很强的抗干扰能力，而毫米波在这方面表现出明显的优势。例如，选择60GHz、120GHz、200GHz三个“衰减峰”频段上的舰对舰的毫米波通信，利用这些频段上信号严重衰减的特点，可极大提高舰对舰之间通信的抗干扰和抗截获能力。国外还大力开展了毫米波频段的测向机、干扰机和信号分析器等电子对抗设备的研制。

毫米波波束很窄，天线的旁瓣可以做得很低，使侦察和有源干扰都比较困难，因此，无源干扰在毫米波段有较大的发展。对35GHz以下的毫米波，目前最常用的干扰手段就是投放非谐振的毫米波箔条和气溶胶，对敌方毫米波雷达波束进行散射，它可以干扰较宽的频段而不必事先精确测定敌方雷达的频率。除此之外，也还可以利用爆炸、热电离或放射性元素产生等离子体，对毫米波进行吸收和散射，以干扰敌方雷达。

现役的多数雷达侦察、告警系统的频率覆盖范围均已扩展到0.5GHz～40GHz。据报道，美国的电子对抗设备中部分雷达侦察设备频率可达到110GHz，正在向300GHz发展。雷达告警设备频率已扩展到40GHz～60GHz，北约正研制一种车载毫米波告警设备，频段为40GHz～140GHz。此外，通信侦察频段覆盖10GHz毫米波段，通信干扰部分40GHz以下已实用化，正在向110GHz发展。在毫米波段还可以利用隐身技术。在对付有源毫米波雷达时，同在微波波段一样，可以采用减小雷达截面的外形设计，或者在表面涂敷铁氧体等毫米波吸收材料，以减小反射波的强度。对于通过检测金属目标的低毫米波辐射与背景辐射之间的反差来跟踪目标的无源雷达，则要在目标表面涂敷毫米波辐射较强的伪装物，使其辐射和背景辐射基本相等，从而使目标融合于背景中。

总之，毫米波通信应用于军事上是非常必要和有重大意义的，是很有发展前途的通信手段，具有波束窄、数据率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、使用方便灵活以及全天候工作的特点。除了应用于电子对抗领域外，军用毫米波通信的应用包括远（外空间）近（大气层）距保密通信、快速应急通信、对潜通信、卫星通信、星际通信、微波干线上下山的走线和电缆中断抢通设备等