毫米波

　　物理特點(diǎn)

　　與光波相比，毫米波利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　1、極寬的帶寬。通常認(rèn)為毫米波頻率范圍為26.5～300GHz，帶寬高達(dá)273.5GHz。超過(guò)從直流到微波全部帶寬的10倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時(shí)只能使用四個(gè)主要窗口，但這四個(gè)窗口的總帶寬也可達(dá)135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5倍。這在頻率資源緊張的今天無(wú)疑極具吸引力。

　　2、波束窄。在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個(gè) 12cm的天線，在9.4GHz時(shí)波束寬度為18度，而94GHz時(shí)波速寬度僅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目標(biāo)或者更為清晰地觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)。

　　3、與激光相比，毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認(rèn)為具有全天候特性。

　　4、和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統(tǒng)更容易小型化。

　　缺點(diǎn)是：

　　①大氣中傳播衰減嚴(yán)重。

　　②器件加工精度要求高。

　　與光波相比，它們利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　毫米波在通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時(shí)，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計(jì)適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。

　　應(yīng)用進(jìn)展

　　放射治癌

　　突破介紹

　　2013年3月，在特拉維夫剛剛結(jié)束的第三屆國(guó)際IEEE微波、通訊、天線和電子系統(tǒng)會(huì)議上，來(lái)自以色列阿里埃勒大學(xué)的科研人員宣布發(fā)現(xiàn)用毫米波照射癌細(xì)胞將阻止其再生，而又不破壞細(xì)胞本身，這一發(fā)現(xiàn)為治癌放射療法提供了新途徑。

　　阿里埃勒大學(xué)的亞哈羅姆教授表示，他們用毫米波照射肺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞失去了再生能力，而健康細(xì)胞并不受影響，“這對(duì)治癌放射療法無(wú)疑是巨大的喜訊，雖然其中的奧秘還有待進(jìn)一步揭示”。

　　治癌機(jī)理

　　人類治癌所用的輻射為電離輻射，它既能殺死癌細(xì)胞也會(huì)破壞其它的細(xì)胞，“我們選擇的是非電離的毫米波輻射，它只破壞細(xì)胞的某些功能而不是細(xì)胞本身”。毫米波不同于可見(jiàn)光和微波，其生成有一定難度，但隨著科技的進(jìn)步，其難度正在降低。作為該大學(xué)自由電子激光實(shí)驗(yàn)室用戶中心的主任，亞哈羅姆教授和其他人一起用特殊的磁結(jié)構(gòu)和加速電子的方法獲得了這種毫米波，這種毫米波不同于此前俄羅斯等國(guó)開(kāi)發(fā)的用于安檢探測(cè)的輻射源。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　毫米波治癌尚屬首創(chuàng)，還需要進(jìn)行必要的檢查，以色列和丹麥大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)得到了丹麥伊娃亨利基金會(huì)的資助，正在對(duì)毫米波治癌開(kāi)展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和研究。

　　軍用通信

　　中國(guó)國(guó)防科技信息網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局（DARPA）與L-3通信公司簽訂了價(jià)值1630萬(wàn)美元的合同，繼續(xù)推進(jìn)移動(dòng)熱點(diǎn)項(xiàng)目。

　　移動(dòng)熱點(diǎn)項(xiàng)目旨在解決作戰(zhàn)前線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。該項(xiàng)目將通過(guò)開(kāi)發(fā)移動(dòng)毫米波通信架構(gòu)，用以連接戰(zhàn)場(chǎng)士兵和前線基地、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)中心以及情報(bào)監(jiān)視偵察設(shè)施。

　　美軍軍事系統(tǒng)由于其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小、無(wú)線通信覆蓋范圍近，導(dǎo)致無(wú)法支撐偏遠(yuǎn)地區(qū)的移動(dòng)作戰(zhàn)。移動(dòng)熱點(diǎn)項(xiàng)目的最終目標(biāo)就是在無(wú)地面基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，實(shí)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)塔一樣的性能。

　　合同內(nèi)容覆蓋了移動(dòng)熱點(diǎn)項(xiàng)目第二階段和可選的第三階段。在第二階段，L-3公司將開(kāi)發(fā)無(wú)線路由吊艙和移動(dòng)熱點(diǎn)子系統(tǒng)，并安裝至“影子”無(wú)人機(jī)。該吊艙是無(wú)人機(jī)載移動(dòng)熱點(diǎn)的關(guān)鍵。按照計(jì)劃，第二階段將于2015年3月12日結(jié)束。

　　使用無(wú)人機(jī)是移動(dòng)熱點(diǎn)項(xiàng)目愿景中的一部分，該愿景還包含使用空中、移動(dòng)、固定設(shè)施為士兵提供千兆每秒的通信能力。

　　為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，DARPA將研發(fā)先進(jìn)定位、采集和跟蹤技術(shù)，使小型無(wú)人機(jī)具備飛行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能。其他待研發(fā)技術(shù)還包括，可控天線、高效毫米波功率放大器，以及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)大概率將采用商用通信協(xié)議，如WiFi、WiMax，或者LTE。其他方面也將部分采用符合軍方要求的商用現(xiàn)貨。

　　DARPA項(xiàng)目經(jīng)理迪克瑞奇威表示，“雖然項(xiàng)目可以使用一些先進(jìn)的商用毫米波組件，但是作戰(zhàn)前線的基礎(chǔ)設(shè)施和地形提出了更復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。”