Elektromagnetické vlny Výukový program obsahuje:
Elektromagnetické vlny     Rádiové spektrum     Označení pásem radaru / IEEE     Polarizace    

Mikrovlny a milimetrové vlny, mmWaves jsou obě formy radiofrekvenčního signálu – jediným rozdílem je frekvenční rozsah, který pokrývají.

Zatímco termíny bývají za určitých okolností používány spíše volně, existují definice pro mikrovlny i milimetrové vlny, mmvlny, které vysvětlují, kde se tato pásma nacházejí v rámci celkového rádiového spektra.

Se zvýšeným tlakem na spektrum s nižší frekvencí a potřebou rychlejší datové komunikace se širší šířkou pásma se v nadcházejících letech výrazně zvýší využití mikrovlnných i mmvlnných pásem.

Mezi mikrovlnamy a milimetrovými vlnami mmWave je nutné mezi nimi rozlišovat, i když mnohé z vlastností obou pásem jsou velmi podobné.

Co jsou mikrovlny

Ačkoli byl termín mikrovlny nadměrně používán ve smyslu mikrovlnných trub, při použití pro rádiovou komunikaci, radare a podobně, termín popisuje signály v určité části rádiového spektra.

Ačkoli to není definovaný aspekt mikrovln, mnoho lidí považuje mikrovlny za oblast rádiového spektra, kde je třeba kapacitu, indukčnost a odpor všech komponent začlenit do návrhu rádiové frekvence. Soustředěné součásti sestávající pouze z odporu, kapacity nebo indukčnosti nejsou vhodné.

Vzhledem k tomu mají RF komponenty a mikrovlnné komponenty tendenci být navrženy tak, aby snižovaly úrovně rozptylové indukčnosti a kapacity, aby se zajistilo, že návrh mikrovlnného obvodu bude co nejjednodušší.

Obecně jsou mikrovlny považovány za frekvence nebo pásma mezi 300 MHz a 30 GHz, ačkoli často mnoho lidí má tendenci uvažovat o mikrovlnných frekvencích, které začínají na 1 GHz, spíše než na 300 MHz.

S frekvencí 300 MHz na spodním konci pásma UHF a technologií návrhu mikrovlnných rádiových frekvencí, která má odlišný přístup s ohledem na skutečnost, že soustředěné komponenty nejsou vhodné, se frekvence 1 GHz zdá být v mnoha případech vhodnější pro být hranicí, kde začínají mikrovlny.

V souladu s tím existuje mnoho elektronických součástek navržených speciálně pro řešení požadavků na design mikrovlnných a milimetrových vln.

K dispozici jsou nejen specializované kondenzátory a odpory, ale také polovodičová zařízení. Pro tyto frekvence mají polovodičová zařízení tendenci používat technologii složených polovodičů, aby bylo možné dosáhnout požadovaného výkonu při těchto frekvencích. Používají se technologie zahrnující arsenid galia, nitrid galia a podobně.

Kromě nich jsou k dispozici také komponenty, jako jsou vlnovody, oběhová čerpadla, izolátory a další.

Jednou z nevýhod použití mikrovln je cena mikrovlnných komponent. Ty mohou být mnohem vyšší než ty, které jsou vyžadovány pro RF design při nižších frekvencích – tolerance jsou přísnější, mikrovlnné součástky je často třeba vyrábět pomocí pokročilých technologií, zejména pokud jde o polovodiče. To vše zvyšuje náklady a v důsledku toho bývají mikrovlnné komponenty mnohem dražší.

Výhody mikrovln oproti nižším frekvencím spočívají v tom, že dostupné úrovně spektra jsou mnohem vyšší, což znamená, že jednotlivé přenosy mohou využívat širší šířky pásma. To zase znamená, že mohou přenášet data mnohem vyšší rychlostí.

Je třeba mít na paměti, že šíření signálů je poněkud odlišné od těch na nižších frekvencích.

Signály mají tendenci šířit se pouze na přímou viditelnost a objekty v cestě mohou způsobit značné úrovně útlumu. To může být nevýhodou, protože signály se nešíří  tak daleko a je třeba věnovat větší pozornost plánování dostupných signálových cest, i když za určitých okolností, jako je celulární nebo mobilní komunikace, mohou být krátké vzdálenosti dobře využity a poskytují vysokou úroveň opakovaného použití frekvence.

V kombinaci s vyššími dostupnými datovými rychlostmi to lze v mnoha případech dobře využít. Nevýhodou je, že k pokrytí je potřeba více uzlů nebo základnových stanic, i když to bude potřeba pouze v oblastech s vysokým využitím.

Tato část rádiového spektra se stále více využívá pro Wi-Fi a bezdrátové sítě LAN. Se signály pro standardní varianty Wi-Fi využívající pásma 2,4 GHz, 5 GHz a nyní i 6 GHz, bezdrátové sítě LAN a obecná bezdrátová komunikace stále více využívají tuto část spektra.

Mikrovlnné signály lze také použít pro spojení mezi dvěma body. Parabolické reflektorové antény poskytují vysoký zisk, který poskytuje vyšší signály pro boj se zvýšenými ztrátami. Radiokomunikace point-to-point spoje bývaly rysem obecných telekomunikačních sítí, ale nyní jsou méně široce používány pro telekomunikační infrastrukturu, protože spoje z optických vláken mají mnohem větší kapacitu.

Mikrovlnné spoje jsou však stále velmi široce používány pro mobilní základnové stanice, protože mohou snadno propojit řadu základnových stanic dohromady a v místech, kde nemusí být dostupné žádné telekomunikační optické linky.

Co jsou mmWaves (milimetrové vlny)

Milimetrové vlny jsou dalším pásmem frekvencí po mikrovlnách. Jak název napovídá, jejich vlnová délka se měří v milimetrech. Konkrétně se pohybují mezi 10 a 1 mm, což odpovídá frekvencím v pásmu od 30 GHz do 300 GHz.

V některých případech se uvažuje, že milimetrové vlnové pásmo začíná na 26 GHz místo 30 GHz, protože frekvenční pásma 5G mmwave jsou na 26 a 28 GHz. Tato pásma 5G mmwave poskytují mobilní komunikaci s krátkou vzdáleností a velmi vysokou šířkou pásma.

Při použití signálů mmwave pro rádiovou komunikaci, radar nebo pro jakýkoli jiný účel je důležitým aspektem útlum signálu s ujetou vzdáleností. Nejen, že útlum obecně roste s frekvencí, ale existují také vrcholy, kdy složky atmosféry reagují se signály a zvyšuje se úroveň absorpce. Ačkoli je to také přítomno v mikrovlnné části spektra, je výraznější pro signály mmwave.