Valët milimetrike

Valët milimetrike  zakonisht konsiderohet brezi i gjatësisë valore nga 10 në 1 mm. Kjo do të thotë se janë më të mëdha se valët infra të kuqe ose rrezet x , por më të vogla se radiovalët ose mikrovalët. Regjioni i  valës milimetrike të spektrit elektromagnetik korrespondon në intervalin e frekuencës prej 30-300 GHz.  Njihet gjithashtu si brezi me frekuencë jashtëzakonisht të lartë (Extra High Frequency) nga Unioni Ndërkombëtar i Telekomunikacionit (International Telecommunication Union) .

Valët elektromagnetike me gjatësi milimetrike u vërejtën për herë të parë nga fizikani indian Jagadish Chandra Bose gjatë viteve 1894–1896, kur ai arriti deri në 60 GHz në eksperimentet e tij.

Tre karakteristikat kryesore të valëve milimetrike janë gjatësia e valore e shkurtër, gjerësia e brezit e lartë dhe bashkëveprimi me përbërësit atmosferikë. Mirëpo valët me frekuencë të lartë që janë mbi 10 GHz janë më të ndjeshme ndaj kushteve mjedisore. Frekuencat e larta të valëve milimetrike, si dhe  karakteristikat e përhapjes (d.m.th., mënyrat se si ato ndryshojnë ose bashkëveprojnë me atmosferën dhe si ato udhëtojnë), i bëjnë ato të dobishme për një larmi aplikimesh, përfshirë transmetimin e sasive të mëdha të të dhënave, komunikimeve celulare dhe radarëve.

Krahasuar me brezet më të ulëta, radiovalët në këtë brez kanë dobësim më të lartë atmosferik: ato absorbohen nga gazet e ndryshme në atmosferë. Prandaj, ato kanë një diapazon të shkurtër dhe mund të përdoren vetëm për komunikim tokësor për distanca deri në rreth një kilometër.

 Përhapja e valëve milimetrike 
Njohja e karakteristikave të përhapjes dhe performancës së kanalit të valëve milimetrike  është hapi i parë për të planifikuar një sistem komunikimi me valë milimetrike. Ndërsa sinjalet në brezat më të ulët të frekuencës, të tilla si sinjalet e sistemit global për komunikime mobile (GSM), mund përhapen për shumë kilometra dhe depërtojnë më lehtë në ndërtesa, valë milimetrike sinjalet mund të udhëtojnë vetëm disa kilometra, ose më pak, dhe të pësojnë nga humbjet e mëdha të transmetimit nga ajri dhe materialet e ngurta. Sidoqoftë, këto karakteristika të përhapjes së valës milimetrike mund të jenë shumë të favorshme në disa raste të tilla si të rrjetet pa tela . Valët milimetrike mund të përdoren për të vendosur më shumë lidhje komunikimi, pra duke siguruar shfrytëzim shumë efikas të spektrit, me anë të ripërdorimit të frekuencës, dhe kështu ato mund të rrisin kapacitetin e përgjithshëm të sistemeve të komunikimit.Valët milimetrike përhapen vetëm nga shtigjet e vështrimit. Ato nuk pasqyrohen nga jonosfera dhe as nuk udhëtojnë përgjatë Tokës ashtu si siç bëjnë radiovalët me frekuencë më të ulët.Në dendësi tipike të energjisë ato bllokohen nga muret e ndërtimit dhe pësojnë dobësim të konsiderueshme duke kaluar nëpër gjethenaja. Absorbimi nga gazrat atmosferikë është një faktor i rëndësishëm në të gjithë brezin dhe rritet me frekuencë. Sidoqoftë, ky absorbim është maksimal në disa linja specifike të absorbimit, kryesisht ato të oksigjenit në 60 GHz dhe avujve të ujit në 24 GHz dhe 184 GHz. Nga ana tjetër gjatësitë valore të valës milimetrike janë të të njëjtit rend të madhësisë si pikat e shiut, kështu që reshjet shkaktojnë dobësim shtesë për shkak të shpërndarjes (zbehja e shiut) si dhe absorbimit.

Valët milimetrike tregojnë karakteristikat e përhapjes "optike" dhe mund të pasqyrohen dhe përqendrohen nga sipërfaqe të vogla metalike dhe thjerrëzat dielektrike me diametër rreth 5 deri në 30 cm (2 inç deri në 1 këmbë). Meqenëse gjatësitë e valore të tyre shpesh janë shumë më të vogla se pajisjet që i manipulojnë ato, teknikat e optikës gjeometrike mund të përdoren. Difraksioni është më i vogël se në frekuencat më të ulëta, megjithëse valët milimetrike mund të shpërndahen nga skajet e ndërtësave. Në gjatësitë valore milimetrike, sipërfaqet duken më të ashpra, kështu reflektimi difuziv rritet. Përhapja e shumë rrugëve, veçanërisht pasqyrimi nga muret dhe sipërfaqet e brendshme, shkakton dobësim serioz.  

 Përparësitë dhe mangësitë e  valës milimetrike 
Vala milimetrike është një brez i spektrit elektromagnetik që mund të përdoret në një gamë të gjerë produktesh dhe shërbimesh, të tilla si rrjetet lokale pa tela me shpejtësi të lartë, pikë-për-pikë (WLAN) dhe aksesi me brez të gjerë. Në telekomunikacion, vala milimetrike përdoret për një larmi shërbimesh në rrjetet celulare dhe ato pa tela, pasi mundëson shpejtësi më të larta të të dhënave sesa në frekuenca më të ulëta, të tilla si ato që përdoren për Wi-Fi dhe rrjetet aktuale celulare.

Kufizimet e përhapjes diktojnë përdorimin e madhësive të vogla të qelizave për Wi-Fi dhe rrjetet celulare. Distanca e shkurtër e përhapjes mund të rrisë numrin e pikave të hyrjes (AP) për të mbuluar një zonë të madhe, por gjithashtu do të thotë që më pak pajisje të klientit do të ndajnë gjerësinë e brezit në secilën celulë. Celulat e vogla gjithashtu lehtësojnë ripërdorimin e kanaleve në të gjithë zonën e mbulimit WLAN.

Antenat për pajisjet me valë milimetrike janë më të vogla se për frekuencat e tjera, duke i bërë ato më të përshtatshme për pajisjet e vogla të internetit (IoT).

Valët milimetrike absorbohen nga gazrat dhe lagështia në atmosferë, gjë që zvogëlon diapazonin dhe forcën e valëve. Shiu dhe lagështia zvogëlojnë fuqinë e sinjalit dhe distancën e përhapjes së tyre, një gjendje e njohur si dobësimi i shiut. Distanca e përhapjes në frekuencat më të ulëta është deri në një kilometër, ndërsa frekuencat më të larta kalojnë vetëm disa metra.

Një valë milimetrike udhëton nga vija e shikimit dhe bllokohet ose degradohet nga objekte fizike si pemët, muret dhe ndërtesat. Përhapja e saj ndikohet gjithashtu nga afërsia me njerëzit dhe kafshët, kryesisht për shkak të përmbajtjes së tyre në ujë.

 Përdorimet e valëve milimetrike 
Valët milimetrike kanë aplikime të shumëta, duke përfshirë telekomunikacionet, radarët me rreze të shkurtër dhe skanuesit e sigurisë në aeroport. Në telekomunikacion, përdoret për WLAN me gjerësi të brezit të lartë dhe rrjete private me rreze të shkurtër (PAN). Kapaciteti  i lartë i gjerësisë së brezit është ideal për aplikime si transmetimi pa tela në distancë të shkurtër i videos me definicion ultra të lartë dhe komunikimet nga pajisjet e vogla, me fuqi të ulët IoT. Distanca e kufizuar e përhapjes - madhësia e vogël e celulës - dhe nivelet e larta të të dhënave e bëjnë valën milimetrike ideale për komunikimet midis automjeteve autonome. Disa nga aplikimet e saj janë dhënë në pika të shkurtëra në vazhdim:

 Radari i shpejtësisë së policisë 
Policia e trafikut përdor radarët që zbulojnë shpejtësinë në brezin Ka (33,4–36,0 GHz). 

 Mjekësi 
Intensiteti i ulët (zakonisht 10 mW / cm2 ose më pak) i rrezatimit elektromagnetik me frekuencë jashtëzakonisht të lartë mund të përdoret në mjekësinë njerëzore për trajtimin e sëmundjeve. Për shembull, "Një ekspozim i shkurtër, me intensitet të ulët MMW mund të ndryshojë rritjen e qelizave dhe përhapjen e normave, aktivitetin e enzimave, gjendjen e aparatit gjenetik të qelizave, funksionin e membranave të ngacmueshme dhe receptorët periferikë." Ky trajtim është veçanërisht i lidhur me diapazonin prej 40–70 GHz. Ky lloj i trajtimit mund të quhet terapi me valë milimetrike (MMW) ose terapi me frekuencë jashtëzakonisht të lartë (EHF). 

 Matja e dendësisë 
Studimet e fundit në Universitetin e Leuven kanë vërtetuar se valët milimetrike mund të përdoren gjithashtu si një matës i dendësisë jo-bërthamore në industri të ndryshme. Valët milimetrike ofrojnë një mënyrë të pastër dhe pa kontakte për të zbuluar ndryshimet në dendësi. Zbatimet praktike për teknologjinë përqendrohen në nxjerrjen e plastikës, prodhimin e letrës, prodhimin e qelqit dhe prodhimin e leshit mineral.

 Ekzaminimi i sigurisë 
Veshjet dhe materialet e tjera organike janë transparente ndaj valëve milimetrike të frekuencave të caktuara, kështu që një aplikim i fundit kanë qenë skanuesit për të zbuluar armë dhe sende të tjera të rrezikshme të bartura nën veshje, për aplikime të tilla si siguria e aeroportit. 

 Referencat