毫米波通信研究现状分析(毫米波通信研究现状)

毫米波通信的研究现状目前,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。目前地球上点对点毫米波通信一般用于保密要求高的中继通信。毫米波本身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以及使用小口径天线可以获得极窄的波束和极小的旁瓣,对毫米波通信的截获和干扰非常困难。

1、毫米波地面通信

毫米波地面通信系统的传统应用是中继通信。大量的毫米波传播实验表明,采用多跳毫米波中继(接力)通信是可行的。为了降低风险,应该从毫米波段低端和厘米波段高端入手。随着高频大容量通信系统的发展,更高频段的中低容量近程毫米波通信设备相继推出。

90年代,迎来了全球信息化的浪潮。随着互联网的快速发展,交互式多媒体业务、宽带文章业务、专用网和无线通信业务迅速增加,迫切需要提高传输速率、传输带宽和传输质量。用户日益增长的宽带接入需求推动了各种宽带接入网络和设备的研发,采用毫米波的无线宽带接入技术应运而生。

:毫米波卫星通信

由于丰富的频率资源,毫米波通信在卫星通信中发展迅速。比如5mm(60GHz)频段一般用于星际通信,因为这个频率的大气损耗非常大,地面可以不要听星际通讯的内容。在星际空间,由于大气层极其稀薄,不会造成信号衰减。美国美国的战术、战略和中继卫星系统就是一个例子。该系统由5颗卫星组成,上行频率44GHz,下行频率20GHz,带宽2GHz,星间通信频率60GHz。

与其他通信方式相比,卫星通信的主要优点是:

a)通信距离长,建站成本与通信距离无关。

b)以广播模式工作,以便于多址连接。

c)通信容量大,可以传输的业务类型多。

d)它可以是自发的、自我收集的、被监控的等。

从20世纪70年代到80年代,卫星通信大多是通过地球静止轨道(也叫同步轨道)进行的。上世纪90年代以来,中低轨道卫星通信系统纷至沓来。然而,在大容量通信服务方面,使用地球静止轨道的卫星通信系统仍然起着主导作用。据统计,在20世纪90年代的十年中,多达200颗通信卫星被发射到同步轨道,其中C波段最多,其次是Ku波段。由此,卫星通信频谱拥塞问题日益突出,向更高频段推进成为必然趋势。

事实上,早在20世纪70年代初,毫米波卫星通信的实验研究就已经开始。这一领域的大部分开发工作是在美国、前苏联和日本进行的。20世纪80年代末至90年代,实用化的Ka波段卫星通信系统开始出现,此外还有毫米波实验卫星的推出,继续在更大范围和更多内容上使用。需要指出的是,其中许多卫星采用了一系列先进技术,包括多波束天线、星上交换、星上处理和高速传输。

毫米波通信在电子对抗中的应用

军事需求是推动毫米波系统发展的重要因素。目前,毫米波被广泛应用于雷达、制导、战术战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等领域。其中,战略沟通

随着毫米波雷达和制导系统的发展,相应的电子对抗也发展起来了。除了火力强、密度大,现代战争的一个重要特点就是整个战斗都是在激烈的电子对抗中进行的。所以通信设备必须有很强的抗干扰能力,毫米波在这方面表现出明显的优势。例如,舰对舰毫米波通信在三衰减峰值选择60GHz、120GHz、200GHz频段,利用这些频段信号衰减严重的特点,可以大大提高舰舰通信的抗干扰和抗截获能力。国外也大力发展毫米波频段的测向仪、干扰器、信号分析仪等电子对抗设备。

毫米波波束很窄,可以把天线的旁瓣做得很低,给侦察和有源干扰带来困难。因此,无源干扰在毫米波频段有很大的发展。对于35GHz以下的毫米波,目前最常用的干扰手段是投掷非谐振毫米波箔条和气溶胶来散射敌方毫米波雷达波束,这种方式可以在不事先精确测量敌方雷达频率的情况下干扰很宽的频段。除此之外,还可以利用爆炸、热电离或放射性元素产生等离子体来吸收和散射毫米波干扰敌方雷达。

现役大多数雷达侦察告警系统的频率覆盖范围已经扩展到0.5 GHz ~ 40 GHz。据介绍,美国电子对抗设备中的一些雷达侦察设备的频率可以达到110GHz,并且正在向300GHz发展。雷达告警设备的频率已经扩展到40GHz~60GHz,北约正在研制车载毫米波告警设备,频率范围为40GHz~140GHz。另外,通信侦察频段覆盖10GHz毫米波段,40GHz以下的通信干扰部分已经投入实际使用,正在向110GHz发展。隐身技术也可以用在毫米波段。在对付有源毫米波雷达时,就像在微波波段一样,可以采用雷达截面的形状设计,或者在表面镀上铁氧体等毫米波吸收材料,降低反射波的强度。对于通过探测低毫米波辐射与背景辐射的对比度来跟踪金属目标的无源雷达来说,需要在目标表面涂上强毫米波辐射的伪装,使其辐射与背景辐射基本相等,从而使目标融合到背景中。

总之,毫米波通信在军事上的应用是非常必要和有意义的,是一种很有前途的通信手段。具有波束窄、数据速率高、电波隐蔽、保密性和抗干扰性能好、开启快捷、使用方便灵活、全天候工作等特点。除了用于电子对抗领域,军用毫米波通信的应用还包括远程(外太空)近(大气层)距离保密通信、快速应急通信、潜艇通信、卫星通信、星间通信、微波干线上山下山、电缆中断和抢修设备等。