毫米波技术的应用

雷达

多年来，航空雷达应用是毫米波技术的主要应用。宽带宽非常适合确定到物体的距离、解析两个靠近的遥远物体以及测量到目标的相对速度。  

例如，在基本的形式中，假设两个物体直接朝向或远离彼此移动，多普勒频移 (Δf) 由以下方程给出：

Δf=(2?Vrel)λ

在哪里 

• Vrel是相对速度 (m/s)
• λ 是波长（米）

由于波长越短（如毫米波），频移越大，因此更容易测量所产生的频移。使用较小的多元件天线和自适应波束成形的能力也使毫米波成为雷达应用的理想选择。

出于同样的原因，毫米波雷达非常适合航空航天应用，它也被广泛应用于自动车辆应用，包括紧急制动、自适应巡航控制 (ACC) 和盲点检测（如图 5 所示）。

图 5.毫米波雷达在自动驾驶汽车中的应用。图片由罗德与施瓦茨提供

快速准确地测量距离和相对速度的能力对于自动驾驶车辆的操作显然很重要。

电信

由于毫米波具有宽带宽、低延迟、小天线和多天线阵列波束成形等特点，卫星系统长期以来一直使用毫米波进行通信。这些相同的功能正在推动许多地面电信网络采用毫米波。 

例如，由于带宽增加，毫米波可以支持超高清（UHD）视频的无线传输。此外，较小的天线支持集成到智能手机、数字机顶盒、游戏站等设备中。将采用毫米波的新兴行业标准包括 5G 和 Gb/s 数据速率的 IEEE 802.11ad WiGig。

特别是在室内和城市环境中，毫米波的空间复用和自适应波束成形将能够向大量用户提供高带宽通信，如图 6 所示。

图 6.支持固定和移动用户的自适应波束成形。图片由富士通提供（来自 Phys.org）

大规模 MIMO（多输入多输出）系统将实现空间分集、空间复用和波束成形，从而在使用更低功耗的同时为更多用户提供更好的功能。

安全扫描仪

毫米波也用于人体安全扫描仪。数千个发射和接收天线协同工作，进行高精度扫描，如图 7 所示。

图 7.毫米波人体扫描仪系统。图片由罗德与施瓦茨提供

这些系统的传输频率范围为 70 GHz 至 80 GHz，仅发射约 1 mW 的功率。毫米波穿过大多数衣服并从皮肤和其他表面反射回接收天线。接收到的信号可用于创建个人的详细图像并显示隐藏在衣服下的物品。毫米波的低功率和有限的穿透深度提高了安全性。