Wissenschaftliche ForschungBearbeiten
Dieses Band wird häufig in der Radioastronomie und Fernerkundung verwendet. Die bodengestützte Radioastronomie ist aufgrund von Absorptionsproblemen in der Atmosphäre auf hoch gelegene Standorte wie Kitt Peak und Atacama Large Millimeter Array (ALMA) beschränkt.
Die satellitengestützte Fernerkundung im Bereich von 60 GHz kann die Temperatur in der oberen Atmosphäre bestimmen, indem sie die von Sauerstoffmolekülen abgegebene Strahlung misst, die eine Funktion von Temperatur und Druck ist. Die nicht-exklusive passive Frequenzzuweisung der ITU bei 57-59,3 GHz wird für die Überwachung der Atmosphäre in meteorologischen und klimatischen Anwendungen genutzt und ist für diese Zwecke aufgrund der Eigenschaften der Sauerstoffabsorption und -emission in der Erdatmosphäre wichtig. Derzeit nutzen US-Satellitensensoren wie die Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) auf einem NASA-Satelliten (Aqua) und vier NOAA-Satelliten (15-18) sowie der Special Sensor Microwave/Imager (SSMI/S) auf dem Satelliten F-16 des Verteidigungsministeriums diesen Frequenzbereich.
TelekommunikationBearbeiten
In den Vereinigten Staaten wird das Band 36,0-40,0 GHz für lizenzierte Hochgeschwindigkeits-Mikrowellen-Datenverbindungen verwendet, und das 60-GHz-Band kann für nicht lizenzierte Datenverbindungen mit kurzer Reichweite (1,7 km) und einem Datendurchsatz von bis zu 2,5 Gbit/s genutzt werden. Es wird häufig in flachem Gelände verwendet.
Die Bänder 71-76, 81-86 und 92-95 GHz werden auch für Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindungen mit hoher Bandbreite verwendet. Diese höheren Frequenzen leiden nicht unter der Sauerstoffabsorption, erfordern aber in den USA eine Sendelizenz der Federal Communications Commission (FCC). Es gibt Pläne für 10-Gbit/s-Verbindungen, die auch diese Frequenzen nutzen. Im Falle des 92-95-GHz-Bandes ist ein kleiner 100-MHz-Bereich für weltraumgestützte Funkgeräte reserviert, was diesen reservierten Bereich auf eine Übertragungsrate von weniger als ein paar Gigabit pro Sekunde begrenzt.
Das Band ist im Wesentlichen unerschlossen und steht für eine breite Palette neuer Produkte und Dienste zur Verfügung, darunter drahtlose lokale Hochgeschwindigkeits-Punkt-zu-Punkt-Netze und Breitband-Internetzugang. WirelessHD ist eine weitere neue Technologie, die im 60-GHz-Bereich arbeitet. Dank der hochgradig gerichteten „Pencil-Beam“-Signaleigenschaften können verschiedene Systeme nahe beieinander betrieben werden, ohne Interferenzen zu verursachen. Zu den möglichen Anwendungen gehören Radarsysteme mit sehr hoher Auflösung.
Der Wi-Fi-Standard IEEE 802.11ad arbeitet im 60-GHz-Spektrum (V-Band), um Datenübertragungsraten von bis zu 7 Gbit/s zu erreichen.
Zu den Anwendungen der Millimeterwellenbänder gehören Punkt-zu-Punkt-Kommunikation, Inter-Satellitenverbindungen und Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation. Es gibt vorläufige Pläne, Millimeterwellen in zukünftigen 5G-Mobiltelefonen zu verwenden. Darüber hinaus zeichnet sich die Nutzung von Millimeterwellenbändern für die Fahrzeugkommunikation als attraktive Lösung zur Unterstützung der (halb-)autonomen Fahrzeugkommunikation ab.
Kürzere Wellenlängen in diesem Band ermöglichen die Verwendung kleinerer Antennen, um die gleiche hohe Richtwirkung und den gleichen hohen Gewinn zu erzielen wie größere Antennen in niedrigeren Bändern. Die unmittelbare Folge dieser hohen Richtwirkung in Verbindung mit dem hohen Freiraumverlust bei diesen Frequenzen ist die Möglichkeit einer effizienteren Nutzung der Frequenzen für Punkt-zu-Mehrpunkt-Anwendungen. Da eine größere Anzahl von Antennen mit hoher Richtwirkung in einem bestimmten Gebiet aufgestellt werden kann, führt dies zu einer größeren Frequenzwiederverwendung und einer höheren Nutzerdichte. Die hohe nutzbare Kanalkapazität in diesem Band könnte es ermöglichen, einige Anwendungen zu bedienen, die sonst Glasfaserkommunikation verwenden würden.
WaffensystemeBearbeiten
Millimeterwellen-Radar wird für Kurzstrecken-Feuerkontrollradar in Panzern und Flugzeugen sowie für automatische Kanonen (CIWS) auf Marineschiffen zum Abschießen ankommender Raketen verwendet. Die geringe Wellenlänge der Millimeterwellen ermöglicht es ihnen, sowohl den Strom ausgehender Geschosse als auch das Ziel zu verfolgen, so dass das Computer-Feuerkontrollsystem das Ziel ändern kann, um sie zusammenzubringen.
Mit Raytheon hat die US-Luftwaffe ein nicht tödliches Antipersonenwaffensystem namens Active Denial System (ADS) entwickelt, das einen Strahl von Millimeter-Radiowellen mit einer Wellenlänge von 3 mm (Frequenz von 95 GHz) aussendet. Die Waffe verursacht bei einer Person, die sich im Strahl befindet, einen heftigen, brennenden Schmerz, so als ob ihre Haut Feuer fangen würde. Die militärische Version hatte eine Ausgangsleistung von 100 Kilowatt (kW), und eine kleinere Version für Strafverfolgungszwecke, genannt Silent Guardian, die später von Raytheon entwickelt wurde, hatte eine Ausgangsleistung von 30 kW.
SicherheitsüberprüfungBearbeiten
Kleidung und andere organische Materialien sind für Millimeterwellen bestimmter Frequenzen durchlässig, so dass in jüngster Zeit Scanner zur Erkennung von Waffen und anderen gefährlichen Gegenständen eingesetzt werden, die unter der Kleidung getragen werden, z. B. bei der Flughafensicherheit. Datenschützer sind besorgt über den Einsatz dieser Technologie, da sie es den Kontrolleuren in einigen Fällen ermöglicht, die Fluggäste so zu sehen, als wären sie unbekleidet.
Die TSA hat Millimeterwellen-Scanner an vielen großen Flughäfen eingesetzt.
Vor einem Software-Upgrade verdeckte die Technologie keinen Teil des Körpers der gescannten Personen. Die Gesichter der Passagiere wurden jedoch absichtlich durch das System verdeckt. Die Fotos wurden von Technikern in einem geschlossenen Raum gesichtet und nach Abschluss der Suche sofort gelöscht. Verfechter des Datenschutzes sind besorgt. „Wir kommen einer obligatorischen Leibesvisitation beim Betreten eines Flugzeugs immer näher“, sagte Barry Steinhardt von der American Civil Liberties Union. Um dieses Problem zu lösen, wurde das System aufgerüstet, so dass kein Beamter mehr in einem separaten Sichtbereich benötigt wird. Die neue Software erzeugt ein allgemeines Bild eines Menschen. Es gibt keine anatomische Unterscheidung zwischen männlich und weiblich auf dem Bild, und wenn ein Objekt erkannt wird, zeigt die Software nur einen gelben Kasten in dem Bereich an. Wenn das Gerät nichts von Interesse erkennt, wird kein Bild angezeigt. Die Passagiere können das Scannen ablehnen und werden mit einem Metalldetektor kontrolliert und abgetastet.
Drei Sicherheitsscanner, die Millimeterwellen verwenden, wurden am 15. Mai 2007 am Flughafen Schiphol in Amsterdam in Betrieb genommen, und weitere sollen später installiert werden. Der Kopf des Passagiers ist vor den Augen des Sicherheitspersonals verborgen.
Nach Angaben von Farran Technologies, einem Hersteller eines Modells des Millimeterwellen-Scanners, existiert die Technologie, um den Suchbereich auf bis zu 50 Meter über den Scanbereich hinaus auszudehnen, was es dem Sicherheitspersonal ermöglichen würde, eine große Anzahl von Personen zu scannen, ohne dass diese wissen, dass sie gescannt werden.
DickenmessungEdit
Neue Studien an der Universität Leuven haben bewiesen, dass Millimeterwellen auch als nichtnukleare Dickenmessung in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt werden können. Millimeterwellen bieten eine saubere und berührungslose Möglichkeit, Dickenschwankungen festzustellen. Praktische Anwendungen für diese Technologie finden sich vor allem in der Kunststoffextrusion, der Papierherstellung, der Glasproduktion und der Produktion von Mineralwolle.
MedizinEdit
Elektromagnetische Strahlung mit niedriger Intensität (normalerweise 10 mW/cm2 oder weniger) und extrem hoher Frequenz kann in der Humanmedizin zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden. Zum Beispiel: „Eine kurze, schwache MMW-Exposition kann das Zellwachstum und die Proliferationsrate, die Aktivität von Enzymen, den Zustand des genetischen Apparats der Zellen, die Funktion erregbarer Membranen und peripherer Rezeptoren verändern.“ Diese Behandlung wird insbesondere mit dem Bereich von 40-70 GHz in Verbindung gebracht. Diese Art der Behandlung kann als Millimeterwellen-Therapie (MMW) oder Extremhochfrequenz-Therapie (EHF) bezeichnet werden. Diese Behandlung wird in osteuropäischen Ländern (z. B. in der ehemaligen UdSSR) eingesetzt. The Russian Journal Millimeter waves in biology and medicine studies the scientific basis and clinical applications of millimeter wave therapy.
Police speed radarEdit
Die Verkehrspolizei verwendet Radarpistolen zur Geschwindigkeitsmessung im Ka-Band (33,4-36,0 GHz).