毫米波技术应用及其进展

部分110GHz以下已实用化，正在向300GHz发展。干扰部分 40GHz以下已实用化，正在向110GHz发展。由于毫米波雷达和制导系统的波束很窄，天线的旁瓣可以做得很低，使侦察和有源干扰都比较困难。因此无源干扰在毫米波段有较大的发展。目前最常用的是投放非谐振的毫米波箔片和气溶胶，对敌方毫米波雷达波束进行散射。它可以干扰较宽的频段而不必事先精确测定敌方雷达的频率。也可以利用爆炸、热电离或放射性元素产生等离子体对毫米波进行吸收和散射以干扰敌方雷达。在毫米波段也可以利用隐身技术。对付有源毫米波雷达时，和在微波波段一样可以采用减小雷达截面的外形设计，或者在表面涂敷铁氧体等毫米波吸收材料以减小反射波的强度。对于通过检测金属目标的低毫米波辐射与背景辐射之间的反差来跟踪目标的无源雷达，则要在目标表面涂敷毫米波辐射较强的伪装物，使其辐射和背景辐射基本相等从而使目标融合于背景中。
2.4毫米波通信系统 毫米波通信系统可以分为地球上的点对点通信和通过卫星的通信或广播。现在地球上的点对点毫米波通信基本上只用于对保密要求较高的接力通信中。因为地面上的干线通信基本上已实现了光缆化。而在卫星通信中则由于毫米波段频率资源丰富而得到了迅速发展。 但在星际通信时则使用了5mm（60GHz）波段，因为在此频率处大气损耗极大，地面无法对星际通信内容进行侦听。而在星际由于大气极为稀薄，不会造成信号的衰落。美国的“战术、战略和中继卫星系统”就是一个例子。该系统由五颗卫星组成，上行频率为44GHz，下行频率为20GHz，带宽为2GHz，星际通信频率为60GHz。

2.5在激光光谱学中的应用 为进行光谱测量，在早期的激光光谱仪中常用微波对激光进行调制以得到频率的连续变化。但相对于光的频率而言，微波调制所能得到的频率变化范围是太窄了。在毫米波技术成熟以后，由于用它对激光进行调制可以得到宽得多的频率变化范围，自然就取代微波而被用于激光光谱仪中去了。

3毫米波技术基础研究的进展 毫米波技术应用的发展是建立在毫米波元器件发展的基础上的。应用的需要又反过来推动了元器件的发展。同时材料、工艺和计算机辅助设计的发展也为元器件的发展创造了条件。这里介绍部分元器件的发展情况。 3.1半导体器件 在毫米波系统中应用的半导体器件有混频器、低噪声放大器、倍频器、功率放大器及振荡器等。在40GHz（有些器件可达60GHz）以下，这些器件已有批量生产的商品可供选用。

3.1.1混频器 现在混频器已可工作到1000GHz。例如日本报道了一种工作于200GHz的SIS混频器，在4K的工作温度下在204GHz处噪声温度为150K。而荷兰则报道了能工作在1000GHz的 SIS混频器，它在4K的工作温度下，在950～1050GHz范围内，噪声温度在1000～2000K 之间。

3.1.2 低噪声放大器 在实验室里可做出性能更好的放大器。例如在60GHz频段可做到增益大于9dB、噪声系数小于O.8dB；而在95GHZ频段可做到增益大于8.2dB、噪声系数小于1.3dB。
3.1.3集成接收前端 集成接收前端是将低噪声放大器、混频器和本振（有的还包括前置中放）做在一块集成电路上。8mm波段已有商品。例如有一种产品可工作在26～40GHz，中频输出为 2～16GHz，噪声系数3.5dB，增益高达42dB，射频一本振隔离可达45dB。另外还有报道可工作到100GHz的接收前端，中频输出频率在L波段。当工作在4K的条件下时，在 95GHz处噪声温度为20K。在边频（80和120GHz）处噪声温度为80K。

3.1.4功率放大器 半导体功率放大器现在的水平大致为在40GHz以下时输出的平均功率为500mw（脉冲功率可达1W），增益20dB；在60GHz时输出功率约500mw，增益降至14dB；在94GHz 时输出功率为60mW增益约4dB。在目前情况下若不采用功率合成技术，毫米波半导体功率放大器的输出功率只能在瓦级。但这并不妨碍它得到广泛的应用，因为许多用量很大的应用例如汽车防撞雷达、本振和仪器等有瓦级的功率已经足够了。

3.2真空器件 真空器件在需要高频大功率的场合可发挥其优势。真空器件可以分为传统器件和相对论器件两大类。

3.2.1互传统器件 返波管是最早用来产生毫米波振荡的器件。目前多用在500GHz以下产生5～50mw 的输出功率。但也有输出更大功率的，例如法国的TH4237就可在75～110GHz范围里产生11W的输出功率。返波管还是目前工作频率最高的器件，美国犹他州大学研制了一个工作在600～1800GHz频段可输出1mW功率的近波管。实际已工作在亚毫米波段的高端了（从O.5mm到0.17mm）。 磁控管是大功率振荡器，早期的毫米波雷达的发射机基本上都是用磁控管制成的，即