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毫米波的穿透性以及ST60机械结构设计要求

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STMCU-管管 发布时间:2022-1-11 14:03
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。
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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。

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。
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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>>
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图3
障碍物测试结果:
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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。


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。  




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