毫米波的穿透性以及ST60机械结构设计要求

有人说，电磁波的频率越高，穿透力越弱，所以覆盖能力差。那么就有人问，X射线和γ射线频率高，不是用于医学摄片和金属设备探伤吗？到底频率和穿透能力之间是什么样的关系，今天这篇文章，我们就详细解释一下这个问题，进而把问题延展到ST60芯片的机械结构设计要求。

电磁波是电场和磁场的传播，波峰和波谷是电场的两个极值。

图1

当电磁波频率越高，则波长越短，波峰和波谷离得越近，介质某一点附近电场的差异就越大，相应电流就越大，所以损耗在介质里的能量就越多。所以，相同前提条件下，在有电阻率的导体中，频率越高的电磁波，衰减得就越快。我们家里使用的Wi-Fi，现在都有2.4GHz频段和5GHz频段。大家用过的话，应该都知道，5GHz信号的穿墙能力明显弱于2.4GHz信号。毫米波，也是一样的道理。相同条件下，毫米波信号穿透障碍物的衰减，明显会大于Sub-6GHz的信号。

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那么很多人会问，为什么高能射线例如X射线频率那么高，穿透力却很强呢？

这里面的原因很复杂。简单来说，对于这些频率极高的电磁波，经典的电动力学不能完全成立。
60GHz的毫米波穿透不同材质的能力如何呢？下面这张表格是毫米波在不同材质下的衰减。衰减最小的是塑料材质，一厘米衰减0.8dB。金属材质则完全不能穿透。对于木头，纸张，玻璃则有中等穿透能力，一厘米衰减大约5dB。

图2

下面是用ST60模组SK202实测的60GHz毫米波穿透实验结果。天线距离统一设为文档上的典型值2cm。（SK202的详细介绍请参考易普生网站：点击>>）

图3

障碍物测试结果：

图4

反复测试表明，60GHz毫米波在近距离内，可以穿透大部分薄一些的木材、塑料、布料、纸、陶瓷、玻璃等材质。但如果障碍物太厚，会影响信号稳定性。毫米波是电磁波的一种，无法穿透金属和导电性好的材料。

本文内容参考文章《ST60 短距离非接触式60GHz毫米波连接器 不同障碍物测试》，作者：x1816

我们用ST60做产品开发的时候需要基于以上数据来做机械结构设计。如果是金属外壳，就要在金属外壳上开窗，把ST60的天线放在开窗位置，窗口可以用塑料材质覆盖。一般塑料材质的厚度在2mm左右。塑料外壳不要接触天线，因为这会影响天线辐射。一般塑料外壳离天线1mm左右。塑料外壳不要喷涂金属漆或者掺杂金属粉末，这会严重影响毫米波辐射。