毫米波（millimeter wave ）通常是指波長(zhǎng)為1～10毫米（頻率30～300GHz）的電磁波。在某些情況下也將20GHz以上的頻率包括在毫米波內(nèi)。頻率為300~3000GHz范圍的電磁波稱為亞毫米波（λ=1mm~100μm）。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，毫米波（大于40GHz頻段）主要用于軍事領(lǐng)域，包括各種雷達(dá),衛(wèi)星通信等，民用應(yīng)用也只限于微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用中。由于工作在毫米波頻段的同軸電纜和連接器等器件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)難度比較大，很多公司的產(chǎn)品目前使用的連接方式還是以波導(dǎo)為主。目前毫米波在工業(yè)和消費(fèi)類領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越多。

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毫米波頻譜頻段

2016年7月14日，全體委員一致投票贊成開(kāi)放近11GHz高頻頻譜用于靈活、移動(dòng)和固定無(wú)線寬帶的規(guī)則，其中包括3.85GHz需許可的頻譜和7GHz免許可頻譜。這些規(guī)則還在28GHz (27.5-28.35GHz)、37GHz (37-38.6GHz)和39GHz (38.6-40GHz)頻段，以及一個(gè)新的免許可頻段64-71GHz推出一項(xiàng)新的超高微波靈活應(yīng)用（Upper Microwave Flexible Use）服務(wù)。

在毫米波頻段中，28GHz、39GHz和73GHz頻段是最有希望使用在5G的三個(gè)頻段。

這三種頻帶之所以能脫穎而出，有以下原因：

這三種頻率不像60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗，其氧氣吸收率遠(yuǎn)低于此數(shù)值(如圖所示)，因此較適合長(zhǎng)距離通訊，同時(shí)也能在多路徑環(huán)境中順利運(yùn)作，并且能用于非可視距離(NLoS)通訊。透過(guò)高定向天線搭配波束成形與波束追蹤功能，毫米波便能提供穩(wěn)定且高度安全的連結(jié)。

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未來(lái)幾年預(yù)期會(huì)有更多關(guān)于73GHz的研究。該頻率不同于28GHz和39GHz的一個(gè)重要特性是可用的連續(xù)帶寬很高（大于2GHz），這是目前提出的最寬的頻譜。通過(guò)比較，28GHz提供了850MHz的帶寬，在美國(guó)，39GHz附近的兩個(gè)頻帶提供了1.6GHz和1.4GHz帶寬。我們前面說(shuō)過(guò)，更高的帶寬意味著更高的數(shù)據(jù)吞吐量，這使得73GHz在這一方面比其他頻率更有優(yōu)勢(shì)。39GHz頻帶正在研究當(dāng)中，但尚未得到公眾的大量支持和關(guān)注。但是，該頻段具有的部分特性使其可能成為一個(gè)折中的選擇來(lái)獲得廣泛應(yīng)用。FCC提議將39GHz作為可能的移動(dòng)頻率。Verizon公司在專注于2017年的28GHz首次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的同時(shí)，已經(jīng)通過(guò)其與XO CommunicaTIons的業(yè)務(wù)關(guān)系開(kāi)始研究39GHz，XO CommunicaTIons已經(jīng)擁有39GHz的實(shí)質(zhì)許可證。但是，公眾對(duì)28GHz和73GHz的支持和研究顯然比對(duì)其它頻率的更為明顯。汽車?yán)走_(dá)和車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)使用毫米波的頻段。

汽車?yán)走_(dá)

自動(dòng)駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提條件是汽車要能感知并且規(guī)避障礙物。因此汽車就需要一系列的雷達(dá)來(lái)探測(cè)和感知汽車周圍的環(huán)境。為了提高雷達(dá)的分辨率，目前主要使用的頻率是24GHz，77GHz和79GHz的毫米波頻率。

60GHz Wi-Fi (WiGig) — 隨著對(duì)高速傳輸速率需求的增加，在原有IEEE 的 802.11ac 無(wú)線局域網(wǎng) (LAN)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)。802.11ad的頻率范圍定義為58到64 GHz，該頻段是無(wú)需授權(quán)的頻段。最近，該頻段的頻率范圍擴(kuò)展到了71GHz (FCC 第15部分)。802.11ad主要用于高速無(wú)線多媒體傳輸?shù)膽?yīng)用，包括未壓縮的高清晰度電視和實(shí)時(shí)的音樂(lè)和圖片傳輸。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波回傳— 電信的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，一般使用光纖和微波兩種方式。光纖的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)傳輸速率高，但是缺點(diǎn)是部署麻煩。微波的優(yōu)點(diǎn)是容易部署，適合基站回傳的應(yīng)用，被大量的使用。尤其是隨著各種小基站，如picocells(微微基站), microcells(微基站) 和 metrocells(地下基站)的大量部署，微波回傳也在被大量的使用。傳統(tǒng)的微波回傳頻段是6, 11, 18, 23 和 38GHz。最新的60GHz微波回傳頻段是非授權(quán)頻段，具有使用成本低的優(yōu)勢(shì)，但是缺點(diǎn)是60GHz頻段受氧氣分子吸收的影響，衰減比較大。目前微波回傳使用的是80GHz的頻段，常用的頻段是E-BAND頻段，頻率范圍覆蓋71到76 GHz, 81 到 86 GHz 和 92 到 95 GHz。安全和防務(wù)—雷達(dá)和衛(wèi)星通信是毫米波在軍工方面的主要應(yīng)用。毫米波最近在安全領(lǐng)域也逐漸開(kāi)始得到應(yīng)用。利用毫米波特性開(kāi)發(fā)的成像技術(shù),可以使用非接觸的方式探測(cè)金屬和非金屬,用于探測(cè)武器或者爆炸物。如果您近期會(huì)乘坐美有些國(guó)的航班的話，您有可能在美國(guó)的機(jī)場(chǎng)看到并使用這些毫米波成像設(shè)備。

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隨著世界標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)著手定義下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，5G的愿景正在迫使研究人員改變他們的思考方式。增加4G網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率并不足以提供三個(gè)高級(jí)5G用例所需的數(shù)據(jù)速率、延遲和容量。增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)用例由IMT-2020定義，該用例設(shè)想了一個(gè)超過(guò)10Gbps的峰值數(shù)據(jù)速率，是4G網(wǎng)絡(luò)的100倍。經(jīng)實(shí)踐證明，數(shù)據(jù)速率與可用頻譜直接相關(guān)，而根據(jù)香農(nóng)定理，容量是帶寬（即頻譜）和信道噪聲的函數(shù)。低于6GHz的頻譜已經(jīng)分配殆盡，而6GHz以上的頻譜，特別是毫米波頻率已經(jīng)成為一個(gè)非常有前景的替代方案來(lái)實(shí)現(xiàn)eMBB用例。

5G毫米波的車聯(lián)

從2010年車聯(lián)網(wǎng)第一次在中國(guó)提出，到現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)+大背景下的智能車、網(wǎng)聯(lián)車、互聯(lián)網(wǎng)汽車、自動(dòng)駕駛等各種概念被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。從小型科技公司到各大汽車廠商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭，無(wú)不揚(yáng)言于此，進(jìn)而紛紛布局，車聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵也因此被無(wú)限擴(kuò)展。

車聯(lián)網(wǎng)涉及汽車制造、汽車服務(wù)、通信與物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件與互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)，宛若一塊巨大的“蛋糕”。以上所述這些事件盤點(diǎn)僅僅是車聯(lián)網(wǎng)前端產(chǎn)業(yè)的冰山一角。還有很多公司正以幾何級(jí)的增長(zhǎng)速度蓬勃發(fā)展。

從目前的技術(shù)發(fā)展看，未來(lái)車聯(lián)網(wǎng)或許會(huì)在下一個(gè)10年內(nèi)普及，他們會(huì)在未來(lái)10-20年中收益，未來(lái)車聯(lián)網(wǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)究竟誰(shuí)會(huì)是最終勝利者，我們拭目以待。汽車行業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)必將迎來(lái)一場(chǎng)全面的變革!總體來(lái)說(shuō)，車聯(lián)網(wǎng)未來(lái)越來(lái)越走向“基礎(chǔ)化和智能化”并成為汽車核心系統(tǒng)的重要一部分，就像20年前計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)一樣，是一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。逐步成熟的“4G/5G”、“云計(jì)算”、“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”、“新能源”會(huì)讓車聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值進(jìn)一步擴(kuò)大，成本進(jìn)一步降低，在這中間受益最大的莫過(guò)于是車廠自身，而與其對(duì)應(yīng)的商業(yè)模式，一定是“對(duì)用戶免費(fèi)

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物聯(lián)網(wǎng)是Web3.0時(shí)代的變革力量是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，充分利用智能嵌入技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、遙感技術(shù)、微納技術(shù)，構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)，由過(guò)去僅能在網(wǎng)上進(jìn)行人與人的溝通發(fā)展至能夠進(jìn)行人與物、物與物的互動(dòng)。通過(guò)給鐵路、電器等嵌入芯片，這些物品能夠自動(dòng)進(jìn)行感應(yīng)、識(shí)別，人類也可以遠(yuǎn)程控制物品，整個(gè)地球都變得智慧起來(lái)。事實(shí)上，這個(gè)”Interact of Things”的概念并不是最近才提出的，早在1999年已經(jīng)有相應(yīng)的說(shuō)法。只是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的時(shí)代似乎正在到來(lái)。正如其字面的意思，它是由Internet發(fā)展而來(lái)的，是繼個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后。IT產(chǎn)業(yè)的第三次變革。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出“十五年周期定律”，即“計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革”，這同英特爾創(chuàng)辦者摩爾發(fā)現(xiàn)的摩爾定律一樣準(zhǔn)確：1965年前后發(fā)生的變革以大型機(jī)為標(biāo)志，1980年前后的變革以個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及為標(biāo)志，而1995年前后的變革則以互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為標(biāo)志，也許到2010年將會(huì)發(fā)生物聯(lián)網(wǎng)的變革。既然美國(guó)政府的”信息高速公路”戰(zhàn)略能夠催熟互聯(lián)網(wǎng)，那么可以預(yù)見(jiàn)，如今在全球金融危機(jī)下提出的”智慧地球”戰(zhàn)略也將能夠推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)合作跨越國(guó)界，運(yùn)營(yíng)商欲用5G轉(zhuǎn)型

國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始提速物聯(lián)網(wǎng)布局，跨領(lǐng)域、跨國(guó)度的合作近日頻頻上演，電信搭檔華為與ofo、聯(lián)通牽手德國(guó)電信、移動(dòng)結(jié)盟AT&T……運(yùn)營(yíng)商作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的擁有者，儲(chǔ)備著大量企業(yè)客戶，最有望成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)者。盡管如此，運(yùn)營(yíng)商物聯(lián)網(wǎng)之路仍充滿挑戰(zhàn)。未來(lái)，運(yùn)營(yíng)商發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于如何借力5G。哪些毫米波頻率會(huì)被采用呢？

5G車聯(lián)物聯(lián)的測(cè)試：射頻測(cè)試站通常由測(cè)試儀表、屏蔽箱、測(cè)試軟件等幾部分構(gòu)成，通常又可分為校準(zhǔn)測(cè)試、綜合測(cè)試、天線測(cè)試等等幾類。

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由于產(chǎn)能的要求，通常射頻測(cè)試工藝由多個(gè)相同的測(cè)試站并行運(yùn)行。某個(gè)或某些測(cè)試工位的通過(guò)率偏低；產(chǎn)出降低就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)線瓶頸、生產(chǎn)成本劇增，而究其原因，大致可分為：產(chǎn)品設(shè)計(jì)或物料原因、測(cè)試的問(wèn)題（誤測(cè)問(wèn)題）、射頻干擾等環(huán)境因素、測(cè)試的不確定問(wèn)題。

運(yùn)營(yíng)商物聯(lián)網(wǎng)之路萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，要確立物聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)營(yíng)商需要思考如何借力5G。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，5G網(wǎng)絡(luò)一旦商用，將有望撬動(dòng)規(guī)模達(dá)萬(wàn)億元的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。相比4G網(wǎng)絡(luò)，5G的優(yōu)勢(shì)不僅在于上網(wǎng)速度與流量密度上，還能滲透到物聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)智慧城市、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器、無(wú)人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合。可以說(shuō)，5G是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)，更是運(yùn)營(yíng)商發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。

毫米波應(yīng)用的挑戰(zhàn)

基于毫米波的諸多優(yōu)點(diǎn),可以開(kāi)發(fā)很多的應(yīng)用。然而，高頻率的信號(hào)傳輸,也不可避免的帶來(lái)高的傳輸損耗,低的測(cè)試重復(fù)性和外場(chǎng)測(cè)試?yán)щy等問(wèn)題。射頻和微波信號(hào)傳播損耗vs.頻率(f)與距離(d)的關(guān)系見(jiàn)下面的公式在毫米波的頻率，受到大氣中，尤其是氧氣分子的影響。

圖中顯示大氣傳播衰減和頻率之間的關(guān)系。在60GHz的頻段，由于氧氣分子對(duì)電磁波吸收的加劇，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)衰減的峰值。正因?yàn)?0GHz傳輸衰減比較大，傳輸距離相對(duì)短，同頻干擾也相對(duì)少，因此政府將60GHz頻段規(guī)定為非授權(quán)的頻段。同時(shí)，衰減較大對(duì)測(cè)試也帶來(lái)了挑戰(zhàn)，測(cè)試儀表需要比較大的輸出功率或比較高的接收靈敏度來(lái)保證測(cè)試的精度。當(dāng)頻率到70GHz的時(shí)候，同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體的直徑只有0.5mm，該尺寸已經(jīng)接近車床機(jī)械加工能力的極限，連接器上任何的毛刺甚至灰塵都會(huì)影響連接器的在毫米波頻段的匹配性能。相對(duì)于低頻連接器，在使用高頻連接器的時(shí)候，要?jiǎng)?wù)必小心，以免損壞。并且建議在每次使用之前，使用放大鏡檢查和進(jìn)行清潔，并且使用力矩扳手進(jìn)行連接。