在很长的一段时间内，毫米波(大于40GHz频段)首要用于军事范畴，包括各种雷达，卫星通讯等，民用运用也只限于微波点对点的运用中。由于作业在毫米波频段的同轴电缆和衔接器等器材的规划开发难度比较大，许多公司的产品现在运用的衔接方法还是以波导为主。安立公司在毫米波半导体器材，微波器材，电缆和接头方面一向有很深的研讨，而且有多年的继续投入，在该方面一向处于业界的抢先的方位。现在毫米波在工业和消费类范畴的运用也越来越多，研制工程师有必要知晓测验体系中运用的同轴电缆给测验或许带来的问题。安立公司为此开发了一系列的小型化外表，能够有用的削减运用同轴电缆和衔接器的数量，有用的进步测验精度。
商场展望
跟着科技的开展，越来越多的职业和运用开端运用毫米波的频率。
5G— 跟着智能手机用户的添加和各种手机运用软件的开展，对无线数据传输速率的要求日积月累。原有的频谱资源现已十分拥堵，不能满意这些需求，急需新的频谱资源来满意这一需求。有鉴于此，2016年7月，美国FCC开放了将近11GHz的频谱资源：27.5到28.35GHz， 37到38.6GHz，38.6到40GHz 和64 到71GHz，用于满意该需求。尽管5G还在研制中，现在来看，最快运用的将是家庭宽带毫米波接入。在此之后，将会在移动通讯，基站中大规划运用，并会运用波束赋形天线技能来补偿信号在空间传输中发生的比较大的衰减。
轿车雷达 — 自动驾驶技能完成的前提条件是轿车要能感知而且躲避障碍物(见图1)。因而轿车就需求一系列的雷达来勘探和感知轿车周围的环境。为了进步雷达的分辨率，现在首要运用的频率是24GHz，77GHz和79GHz的毫米波频率。
图1、轿车雷达的运用
60GHz Wi-Fi (WiGig)— 跟着对高速传输速率需求的添加，在原有IEEE 的802.11ac 无线局域网(LAN)的基础上，开展了802.11ad的规范。802.11ad的频率规模界说为58到64 GHz，该频段是无需授权的频段。最近，该频段的频率规模扩展到了71GHz (FCC 第15部分)。802.11ad首要用于高速无线多媒体传输的运用，包括未紧缩的高清晰度电视和实时的音乐和图片传输。
点对点微波回传 — 电信的数据传输运用中，一般运用光纤和微波两种方法。光纤的优势是数据传输速率高，可是缺陷是布置费事。微波的长处是简单布置，合适基站回传的运用，被许多的运用。尤其是跟着各种小基站，如picocells(轻轻基站)， microcells(微基站) 和metrocells(地下基站)的许多布置，微波回传也在被许多的运用。传统的微波回传频段是6， 11， 18， 23 和38GHz。最新的60GHz微波回传频段对错授权频段，具有运用本钱低的优势，可是缺陷是60GHz频段受氧气分子吸收的影响，衰减比较大。现在有些微波回传运用的是80GHz的频段，常用的频段是E-BAND频段，频率规模掩盖71到76 GHz， 81 到86 GHz 和92 到95 GHz。
安全和防务 — 雷达和卫星通讯是毫米波在军工方面的首要运用。毫米波最近在安全范畴也逐步开端得到运用。运用毫米波特性开发的成像技能，能够运用非触摸的方法勘探金属和非金属，用于勘探兵器或许爆炸物。假如您近期会乘坐美国的航班的话，您有或许在美国的机场看到并运用这些毫米波成像设备。
毫米波运用的应战
如上文所述，根据毫米波的许多长处，能够开发许多的运用。可是，高频率的信号传输，也不可避免的带来高的传输损耗，低的测验重复性和外场测验困难等问题。射频和微波信号传达损耗vs.频率(f)与间隔(d)的联系见下面的公式
在毫米波的频率，遭到大气中，尤其是氧气分子的影响，还会有比较大的大气传达衰减。图2显现了大气传达衰减和频率之间的联系。在60GHz的频段，由于氧气分子对电磁波吸收的加重，会呈现一个衰减的峰值。正由于60GHz传输衰减比较大，传输间隔相对短，同频搅扰也相对少，因而政府将60GHz频段规定为非授权的频段。一起，衰减较大对测验也带来了应战，测验外表需求比较大的输出功率或比较高的接纳灵敏度来确保测验的精度。
当频率到70GHz的时分，同轴衔接器内导体的直径只要0.5mm，该尺度现已挨近车床机械加工能力的极限，衔接器上任何的毛刺乃至尘埃都会影响衔接器的在毫米波频段的匹配功能。相对于低频衔接器，在运用高频衔接器的时分，要必须当心，避免损坏。而且主张在每次运用之前，运用放大镜查看和进行清洁，而且运用力矩扳手进行衔接。
图2、大气传达衰减VS 频率
应对毫米波测验的应战
频谱仪是进行毫米波测验的要害的设备之一，合作信号源和天线，能够用于无线信道的式微特性测验。在低频段，常用台式频谱仪和天线组成测验体系。天线一般放置在转台上，台式频谱仪放置在测验台上，两者之间运用同轴线衔接。可是在毫米波频段，由于频率的添加，同轴线的损耗会急剧的添加。例如，在70GHz的频段，一个3m电缆的损耗会高于20dB，运用这样的电缆进行测验时，丈量的规模和精度会大大下降。一起，电缆的损耗和相位特性还会跟着温度改变，这将导致测验的不确定度添加。为了去除电缆对测验的许多影响，安立公司提出了全新的计划，运用超小型的频谱仪和天线直接衔接，便携式的频谱仪运用PC经过USB线进行衔接和操控(见图3和4)。
图3、运用台式外表进行毫米波频段的测验将会面对电缆损耗过大的问题(b)
运用超小型的USB接口的外表，能够将外表和被测件直接衔接(a)
图4、28GHz的无线通道测验，运用电池供电的便携式信号源经过天线发射0dBm的信号，运用USB式的频谱仪和天线接纳信号
削减测验体系中的衔接次数和电缆数量会下降测验的差错和下降误测的份额。由于削减电缆的运用，也会下降信号传输的不匹配，削减由于电缆带来的测验漂移，进步测验的精度。
功率计和频谱仪的测验是“标量”测验，意味着不包括信号的相位。功率计和频谱仪衔接处的失配会使部分信号被反射回去到信号源，信号反射到信号源后，信号源端口的失配会将反射信号从头反射到功率计和频谱仪。反射信号的相位会跟着频率而改变，相位的改变会导致反射信号和原有的入射信号矢量叠加时，总的信号强度或许为起伏相加或相减，导致总的起伏丈量成果的纹波添加。这样测验成果或许高于或许低于实在的状况。
失配的不确定度能够运用衔接处的电压反射系数ρ进行核算。假定电缆两头衔接处的反射系数为ρ1和ρ2，能够运用下面的公式核算正不确定度u+和负的不确定度u-，单位为dB。
能够运用矢量网络分析仪进行ρ的丈量，图5显现的便是经过上述公式得到的不确定度曲线。例如：一个70GHz的信号源和一个功率计或频谱仪经过电缆衔接，信号源和功率计或频谱仪端口的驻波比为2：1(ρ=1/3)，一个0dBm的功率测验的最差不确定度或许高达+0.92dB 到\1.02 dB。假如一个体系的电缆或衔接数量更多，相应的差错也会更大。
图5、由于衔接处的反射ρ1和 ρ2导致的测验不确定度(±dB)
运用高功能，低损耗的电缆能够下降测验不确定度，可是会带来本钱的上升等问题，例如一个2英尺长的精细测验电缆大约需求1000美元，一起在精细的测验电缆也不能彻底消除衔接端面的失配和电缆本身损耗带来的测验差错(见图6)。假如在一个体系中运用多根电缆的话，问题将会变得愈加杂乱。例如，假定一个电缆在30GHz时分的损耗是5dB，在70GHz时分的损耗是8dB，相同厂家出产的另一跟电缆，在30GHz时分的损耗是5dB，在70GHz时分的损耗却是10dB。事实上，这种状况很常见，在这种状况下，损耗的核算就变得杂乱了，或许需求一个矢量网络分析仪测验每一个频点的实践损耗，这将变得很繁琐而且简单犯错。假如能削减乃至消除电缆的运用，将被测件和测验外表直接衔接，将会大大简化测验进程，而且进步测验精度。图6的比如中，假如将频谱仪和被测件直接衔接，由于没有了电缆的影响，灵敏度将添加5dB，测验不确定度会下降大约0.4dB。
图6、当运用电缆衔接测验外表和被测件时，由于电缆的反射和损耗引起的丈量不确定度
毫米波测验的开展
毫米波测验技能的开展使得测验的精度得到了进步，1983年创造的40 GHz的K型衔接器(安立公司专利)，1989年创造的70 GHz V型衔接器和1997年创造的110GHz W型衔接器的都是测验接口技能逐步开展的比如。
测验外表也在逐步开展以满意商场的需求：现在，矢量网络分析仪的一个同轴输出口能够支撑70kHz到145GHz，还有十分细巧的USB接口的频谱分析仪，频率规模支撑9kHz到110GHz(图7)。
安立的毫米波矢量网络分析仪的外混频器体积十分小，由于运用了非线性传输线(NLTL)技能，单次衔接最宽掩盖70kHz-110GHz/145GHz。而且由于运用同轴输出，能够和探针直接衔接，大大进步了测验的稳定性和易用性，十分合适晶圆等级的探针测验。相同运用了非线性传输线(NLTL)技能开发的手持频谱仪，频率规模掩盖9kHz-110GHz，体积只比一个智能手机稍大，却能够供给和台式外表相媲美的功能，可是还具有比较低的价格和小的体积。由于体积很小，外表能够和大部分的被测件直接衔接，而不需求同轴电缆转接。
图7、当时先进的毫米波测验体系
安立的VectorStar 70kHz-145GHz矢量网络分析仪(a)
安立的9kHz-110GHz手持频谱分析仪MS2760A (b)
总结
在曩昔的十年中，跟着半导体，微波元器材，电缆，衔接器和测验外表的开展，大大下降了毫米波运用的难度和本钱，使得毫米波技能能够大规划运用到价格灵敏的商业和消费类的产品及体系中。经过运用先进的测验仪器，能够削减电缆的运用，削减由于失配和电缆损耗引起的测验不确定度，进步毫米波频段的测验精度，削减误测，进步产品的质量。新推出的测验外表大大进步丈量了速度和精度，确保了研制和测验的顺畅开展和本钱下降。
