Миллиметровые волны

Миллиметро́вые во́лны (ММВ) или крайне высокие частоты (КВЧ) — диапазон радиоволн с длиной волны от 10 мм до 1 мм, что соответствует частоте от 30 ГГц до 300 ГГц^[1].

Особенности

График зависимости затухания в атмосфере от частоты в диапазоне КВЧ

Достоинством диапазона миллиметровых волн являются малые размеры антенн^[2] (что позволяет уменьшить габаритные размеры радиосистемы в целом) и бо́льшая абсолютная полоса частот (что обеспечивает возможность совместного использования диапазона бо́льшим числом радиосистем). Однако, по сравнению с более низкочастотными диапазонами, радиоволны миллиметрового диапазона испытывают сильное затухание при распространении в земной атмосфере. Затухание вызвано резонансным поглощением энергии волн в атмосферных газах (преимущественно, в молекулах воды и кислорода, см. врезку; в частности, сильное поглощение в полосе 57—64 ГГц обусловлено взаимодействием с молекулами кислорода), а также в гидрометеорах (дождь, туман, снег и др.). Вследствие этого земные радиосистемы миллиметрового диапазона характеризуются малой дальностью действия (от десятков километров до нескольких сотен метров) и сильной зависимостью от погодных условий.

Применение

Научные исследования

В радиоастрономии этот диапазон используется для дистанционного зондирования земли. Зондирование со спутника на частоте около 60 ГГц может определить температуру в верхних слоях атмосферы.

Международный союз электросвязи, например, использует частоты 57—59,3 ГГц^[3] для мониторинга атмосферы для метеорологических приложений и для наблюдений за климатом.

Мощные генераторы миллиметрового излучения используются для нагрева плазмы в магнитных ловушках в рамках экспериментов по освоению управляемого термоядерного синтеза.

Телекоммуникации

В США диапазон 38,6—40,0 ГГц используется для микроволновой связи, а 60 ГГц используется для нелицензированной связи на небольшие расстояния (1,7 км) с пропускной способностью до 2,5 Гбит/с. Обычно используется в местности с ровным рельефом.

Частоты 71—76, 81—86 и 92—95 ГГц используются для скоростных каналов точка-точка. В отличие от частот 60 ГГц они не поглощаются кислородом, но требуют лицензии Federal Communications Commission^[4].

Следующий стандарт WiFi IEEE 802.11ad, возможно, будет использовать диапазон 60 ГГц для передачи данных со скоростью 7 Гбит/с.

Существуют планы использования этого диапазона в стандарте связи нового поколения 5G.

Вооружение

В диапазоне миллиметровых волн располагаются полосы частот радиолокационных диапазонов K_a (частично), V, W и mm. Радары в миллиметровом диапазоне используются для систем управления огнём и в зенитно-артиллерийских комплексах на кораблях.

ВВС США разработали систему несмертельного оружия Active Denial System, излучающую электромагнитные колебания в диапазоне миллиметровых волн 3 мм^[5].

Сканер на миллиметровых волнах

Микроволновый сканер используется для получения изображения тела человека при помощи волн миллиметрового диапазона (30—90 ГГц, КВЧ). Применяется для обеспечения безопасности аэропортов.

Медицина

КВЧ-терапия особенно популярна в странах бывшего СССР^[6]^[7]. Она использует частоты 40—70 ГГц очень маленькой интенсивности (обычно менее 10 мВт/см²) для лечения многих болезней^[7]^[8]. В большинстве случаев применяют фиксированные частоты 53,5 ГГц (длина волны 5,6 мм) и 42,2 ГГц (длина волны 7,1 мм). В последние годы разработаны и выпускаются аппараты, генерирующие частоту 61,2 ГГц (длина волны 4,9 мм)^[9].

Полицейский радар

Полицейские радары предназначены для измерения скорости автомобиля. Такие радары применяются правоохранительными органами для контроля скорости на дорогах, а также в некоторых видах спорта. В США и некоторых странах Европы они используют полосу 33,4—36,0 ГГц радиолокационного диапазона K_a наряду с диапазоном K^[10].

См. также

Микроволновое излучение

Примечания

↑ ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения (неопр.). Дата обращения: 24 октября 2017. Архивировано 5 сентября 2016 года.
↑ по сравнению с размерами антенн более низкочастотных диапазонов, прежде всего, диапазона СВЧ, при том же коэффициенте направленного действия
↑ www.acma.gov.au Архивная копия от 25 марта 2012 на Wayback Machine 60 GHz Band MILLIMETRE WAVE TECHNOLOGY
↑ Rfdesign.com Архивная копия от 16 июля 2012 на Wayback Machine, Multigigabit wireless technology at 70 GHz, 80 GHz and 90 GHz, RF Design, May 2006
↑ "Slideshow: Say Hello to the Goodbye Weapon". Wired. 2006-12-05. Архивировано 11 мая 2017. Дата обращения: 16 августа 2016.
↑ M. Rojavin and M. Ziskin, Medical application of millimetre waves, QJM: An International Journal of Medicine, vol. 91, no. 1, p. 57, 1998, Qjmed.oxfordjournals.org
↑ ¹ ² Pakhomov, A. G., Murphy, P. R., Low-intensity millimeter waves as a novel therapeutic modality, IEEE Transactions on Plasma Science, 2000, vol. 28, no. 1, doi:10.1109/27.842821
↑ Betskii, O. V. , Devyatkov, N. D., Kislov, V., Low Intensity Millimeter Waves in Medicine and Biology, Critical Reviews in Biomedical Engineering, 2000, vol. 28 no. 1&2, p. 247—268 Begellhouse.com Архивная копия от 26 января 2013 на Wayback Machine
↑ Миллиметроволновая терапия (неопр.). Дата обращения: 5 октября 2016. Архивировано 5 октября 2016 года.
↑ Radio and Radar Frequency Bands (неопр.). Дата обращения: 5 октября 2016. Архивировано 16 декабря 2014 года.