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黑洞照片的成功拍攝離不開毫米波技術

2019-04-15  來自: 湖南易圖科技 瀏覽次數:3

近來,朋友圈被科學家們拍照的黑洞相片刷屏了,很多人并不清楚這些黑洞相片怎樣拍照的,這其間的原理十分復雜,筆者也未能徹底理解。據介紹,拍照這個相片主要的勞績當屬八座毫米波射電望遠鏡。據相關資料顯示,其間大的毫米波射電望遠鏡陣列,由64臺口徑為12米的天線組成,工作在毫米波和亞毫米波,耗資巨大且在2012年才完結這個項目。

雖然望遠鏡觸及的技能十分之多,但是用到了十分熱門的一項技能,這個技能和5G關聯親近,那就是毫米波技能。據悉,由于星系中心的黑洞被物體阻撓,光學波段望遠鏡不可能穿過,只能用毫米波技能制作成望遠鏡。

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毫米波為何有如此法力?

毫米波是指波長在毫米數量級的電磁波,其頻率大約在30GHz~300GHz之間。依據通訊原理,無線通訊的大信號帶寬大約是載波頻率的5%左右,因此載波頻率越高,可實現的信號帶寬也就越大。

在毫米波頻段中,28GHz頻段和60GHz頻段是有希望被5G運用的兩個頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz,而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則到了2GHz。相較而言,4G-LTE頻段的高頻率載波在2GHz左右,可用頻譜帶寬只要戔戔100MHz。因此,如果運用毫米波頻段進行傳輸,頻譜帶寬至少是4G傳輸的10倍,傳輸速率也會得到巨大進步。一個直觀的例子,在5G年代,運用毫米波頻段后,能夠輕松運用5G手機看藍光品質的電影。

電磁波有一個十分顯著的特點,采用的頻率越高,越趨近于直線傳達,它的繞射能力也會隨之明顯變差。而且,頻率越高,在傳達過程中的衰減也會越大。所以,雖然5G的傳輸速率得到了很大進步,可相比4G,其掩蓋能力卻會大幅減弱。因此,對于同一個區域,5G所需建設的基站數量將大大超越4G。因此,從根本上來說,頻段越高傳輸速率越高,一起,建設成本也會相應大幅進步。

運用遠景寬廣,很多企業研討毫米波技

4G年代,智能手機橫空出世,使得移動互聯網獲得快速開展,促進了通訊技能的快速改造。僅僅在數年間,通訊數據的傳輸速率得到騰躍性增長,廣大用戶得以享用高速網絡傳輸。現在,針對4G、5G 的議題熱度始終居高不下,并躍居產學研等單位的研討主題。跟著才智城市、物聯網、自動駕駛、AR/VR等新式技能和工業的鼓起,5G的未來有了更大的發揮空間。但大眾對4G和5G的認知,往往僅僅手機上網的速度變得更快了,并不了解其背面的科學含意。從1G、2G,一直到5G,移動通訊的工作頻段不斷進步,傳輸速率隨之不斷加快。與3G、4G相比,5G的新式技能主要是毫米波與波束成形。

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華為是全球5G技能的忠實推動者,對于毫米波技能,它們也是十分看好。2017年,華為和新加坡運營商M1協作的運營中心,利用先進的毫米波技能進行5G測驗,這個技能是在E頻帶的73GHz頻帶上進行的,以驗證5G在高頻帶的功能,在其時達到了35Gbps的峰值吞吐量,是新加坡新一代技能實現的高數據速度。據悉,該測驗是在原型Cat 14設備上進行的,觸及了四種先進的移動載波技能集成技能,包含三頻帶載波聚合、多輸入多輸出、高階調制256和雙波段上行鏈路載波聚合。2018年10月,華為打通了全球首例根據3GPP的5G毫米波商用first call,這次試驗標志著根據3GPP的5G毫米波網絡與相關工業鏈已成熟,為5G商用場景的掩蓋供給了新的技能支撐。

愛立信作為全球聞名的老牌通訊巨子,在2017年愛國際移動通訊大會上,它們曾在會上展現了運轉于28GHz頻段的毫米波5G技能。高頻28GHz技能是5G技能的根底,愛立信在美國進已經完結28GHz頻段的測驗,之前它們和IBM一起推出了一款28GHz天線,愛立信還和芯片巨子英特爾強強聯合進行28GHz的空口測驗。2018年9月,愛立信和高通協作,推出了一款定制手機,該設備撥打了全球首契合3GPP規范的5G新空口毫米波電話,在其時引起了廣泛的熱議。據業內人士對筆者透露,高通驍龍X50的5G調制解調器離不開愛立信和高通一起研發的39GHz毫米波技能,毫米波對5G工業的推動功不可沒。

2017年10月,富士通試驗室宣布開發用于小型基站的毫米波移相器,能供給5G所需的10Gbps連接速度,一起堅持較低功耗。富士通表示,其新式移相器通過將開關電路與差分放大器結合然后削減所需的功率放大器數量;新毫米波電路的運用也約束了電路的電損耗。毫米波頻譜為5G供給了所需的高速,一起“毫米波”是“單向的”。其新式小型基站技能利用了波束形成技能,其控制了128個天線元件一起還增加了由移相器設置的相位和幅度的丈量能力,并能進行調整以補償誤差,進一步下降功耗并進步波束方向的精度。據悉,這種有用的微型5G基站能夠布置在人口密度較高地區,包含火車站和體育館等場所。此外,公司下一步方案是在2020年供給5G小基站產品之前進行現場測驗和相關設備的開發。2018年5月,富士通面向運用毫米波240GHz頻帶的大容量無線通訊設備用途開發出了可進步信號接收IC芯片靈敏度的技能,可防止泄漏信號造成的振蕩,一起還能進步放大倍數。

毫米波技能被全球很多國家垂青,也取得了很快的開展速度。我國5G毫米波頻譜規劃與美國、歐盟、日本、韓國根本堅持一致,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz波段很容易能夠與國外形成規模化工業鏈,更容易實現全球協調一致,然后下降5G毫米波的研發危險。未來跟著我國5G的推出,毫米波技能也將得到快速開展,在這項技能上,我國具有和全球巨子掰一掰手腕的實力。

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