简单认识毫米波器件

毫米波（ Milimeter Wave，mmW）也称作极高频（Extremely High Frequency， EHF)，通常认为其频段为 26.5~300GHz，波长为 1~10mm。毫米波频段又可以细分为Ka频段（26.5～40GHz）、U频段 （40～60GHz）、V频段（50～75GHz）、W 频段（75-110GHz）和T频段（110~180GHz）等。由于具有波长短、波束窄的特性，天气变化对于毫米波器件性能的影响有限，因此毫米波器件可以满足全天候工作的要求。

毫米波这一概念最初由赫兹（Heinrich R. Hertz） 在1889年提出。1897年科学家们在 5mm 波段研究了毫米波在电离层衰减和雨水散射环境下的传输特性。由于对基础材料特性和加工工艺都有很高要求，亳米波技术发展缓慢。进入20世纪 60 年代，随着材料和加工工艺的进步，脉冲雷达采用了波长为6mm 的毫米波，面向天文应用领域的射电望远镜则采用了波长为 1mm 的亳米波系统。20 世纪80 年代以来，材料和微电子 等方面的进展大幅推动了亳米波技术的研究工作，新型亳米波器件在雷达、通信和医疗等领域得到了广泛应用。

（1）毫米波雷达。由于毫米波的波长短、波束窄，因此毫米波雷达尺寸小、质量轻。在气候变化的情况下毫米波抗干扰能力强，毫米波雷达可以胜任全天候工作的要求。毫米波雷达分辨精度高、探测距离远、系统性能稳定，目前在精确制导、汽车智能驾驶、导航和探测等方面得到了广泛应用。

(2）毫米波卫星通信。毫米波载波频率高，可以携带宽频的信号分量，满足信息高速传递的技术需求。利用毫米波波长短、波束窄的特性，可以实现方向性强、多波束的窄带亳米波天线，并通过波段转换扩大覆盖区域。由于毫米波抗干扰能力强，毫米波天线在较差天气条件下也可以保证通信的质量。在外层空间工作环境中空气稀薄，亳米波在传播过程中能量损耗非常小，只需要很小的功率就可以实现远距离通信。基于以上的特点，毫米波技术已经广泛应用于卫星与地面和卫星与卫星之间的远距离通信系统。

(3）亳米波医疗。人体等生物组织的固有振荡频率处于毫米波的频率范围。因此基于谐振，毫米波能与人体生物组织产生一系列的生物学效应：如促进体内离子移动，改变蛋白质、氨基酸、酶的活性，调节细胞的代谢等。近年来已经逐渐开展了亳米波技术对于肿瘤免疫、内分泌系统和消化系统等方面影响的研究。

由于具有辐射极低、分辦率高、隐私保护等优势，亳米波的应用还包括扫描成像安检门。毫米波安检门是安全检查领域的主要研究方向之一，有希望取代目前在机场、火车站、地铁站等广泛采用的X射线检查设备。

毫米波技术在生产和生活中承担着越来越重要的角色。基于毫米波技术的器件可以通过提升频谱带宽实现超高速无线数据传播，因此毫米波技术已经成为5G 通信系统的关键技术之一，具有很大的市场价值。掌握亳米波雷达核心技术的系统厂商有博世（Bosch）、大陆（Continental）和德尔福 （Delphi）等。在集成器件方面，恩智浦（NXP）用于雷达控制的 S32R27、意法半导体 （ST)的中/远距离雷达探测器件 STRADA431 (24GHz）和STRADA770 (77GHz），以及英飞凌（Infineon）的 BGTxO 和 RXN7740 射频 前端芯片为目前市场上主要采用的器件。

审核编辑：汤梓红