極高頻

極高頻（，EH），中國大陆稱，台灣稱，是指国际电信联盟划分的电磁频段中，介于30~300GHz之间的频段，位于超高频与太赫兹频段之间。此频段波長介於1mm到10mm之间，因此又稱毫米波频段，其中的辐射被称为毫米波（、或简称为MMW）。

与低频段相比，毫米波的受大气衰减的影响严重，易被大气气体吸收。吸收率随频率升高而增加，在波段顶端，电波会在数米内衰减殆尽。除沙漠环境外，大气湿度对信号影响显著，降雨引起的雨衰现象即使在短距离内也是严峻问题。然而，较短的传播距离缩小了频率复用的间隔。由于波长短，中等尺寸的天线即可实现窄波束，进一步提升了频率复用潜力。

目前，毫米波广泛应用于5G、火控雷达、、气象雷达、空间通信、射电天文等方面。在5G应用方面，也有部分观点将毫米波起始频率定义为24 GHz，从而涵盖包括 FR2（24.25至71 GHz）在内的频段。但在工程领域，受限于半导体工艺、模型精度及无源器件较低的Q值，毫米波电路与子系统（如天线、功放、混频器和振荡器）的设计仍面临巨大挑战。

传播特性
蒸气（）和氧分子（）等大气成分的存在，特定频率的带来的吸收峰值会造成传播障碍。图中由于分贝本身即为对数单位，其纵轴采用双对数坐标。]]
毫米波仅通过视距路径传播。它既不会像低频无线电波那样被电离层反射，也不会沿地面以形式传输。在典型功率密度下，毫米波会被建筑墙壁阻挡，且在穿过植被时会产生严重衰减。大气气体的吸收是整个频段内的重要影响因素之一，其影响随频率升高而增加。不过，这种吸收在特定的吸收线上达到峰值，主要是表现在 60 GHz 的氧气吸收线，以及 24 GHz 和 184 GHz 的水蒸气吸收线上。在这些吸收峰之间的频率会有相对小得多的大气衰减，其传输距离也更远，因此许多应用会选择这些频率。由于毫米波波长与雨滴大小相当，降水会因散射（雨衰）和吸收造成额外衰减。极高的和大气吸收将有效传播距离限制在几公里内，因此毫米波适用于个人局域网等高密度通信网络，通过频率复用来提高频谱利用率。

毫米波表现出类似光的传播特性，可被直径约 5 到 30 厘米的小型金属表面和介质透镜反射或聚焦。由于其波长通常远小于处理设备的尺寸，因此可以应用几何光学技术。虽然毫米波会在建筑边缘产生衍射，但其程度低于低频电波。在毫米波波长下，物体表面显得更加粗糙，漫反射也更多。多径传播（尤其是室内墙壁和表面的反射）会导致严重的衰减。在步行速度下，多普勒效应也会非常明显。在手持设备中，人体遮挡也会带来信号衰减。但由于毫米波能穿透衣物，且其短波长能从小金属物体上反射，因此其被广泛用于机场安检扫描仪。

应用
科学研究
的阿塔卡马大型毫米波阵列]]
極高頻频段广泛应用于射电天文学和遥感领域。由于大气吸收限制，地面射电天文学观测站通常选址在基特峰或阿塔卡马沙漠等一类的高海拔地区。

在 60 GHz 附近的卫星遥感可以通过测量氧分子辐射来确定上层大气温度，该辐射强度随温度和压力变化。国际电信联盟在 57–59.3 GHz 分配的非独占被动频率专门用于气象和气候监测。由于地球大气中氧气的吸收与发射特性，该频段对大气监测至关重要。目前运行的美国卫星传感器，如 NASA Aqua 卫星及四颗 NOAA 卫星（15-18 号）搭载的，以及美国国防部 F-16 卫星搭载的均采用此频率范围。

电信
在中国大陆，运营商普遍采用 Sub-6GHz 而非毫米波进行大规模 5G 公众网络覆盖，但正在特定领域试点和局部应用 5G 毫米波。如中国联通在亚冬会期间曾使用 26GHz 频段试验 5G 毫米波进行 8K 转播。

在美国，36.0–40.0 GHz 频段用于经授权的高速微波数据链路，60 GHz 频段则可用于非授权的短距（1.7 公里）数据链路，吞吐量高达 2.5 Gbit/s，常用于平坦地形。

71–76 GHz、81–86 GHz 和 92–95 GHz 频段同样用于点对点高带宽通信。这些更高频段不受氧气吸收影响，但在美国需获得联邦通信委员会的发射许可。目前已有计划利用这些频率建立 10 Gbit/s 的链路。在 92–95 GHz 频段中，有一段 100 MHz 的窄带宽预留给了空间无线电，这限制了该预留范围的传输速率在每秒数千 Gbit 以下。

该频段目前基本处于待开发状态，可广泛应用于高速、点对点无线局域网和宽带互联网接入等新产品。WirelessHD 是另一种运行在 60 GHz 附近的最新技术。它使用高度定向的笔形波束特性，允许不同系统在近距离内运行而互不干扰。潜在应用还包括极高分辨率的雷达系统。

Wi-Fi 标准 IEEE 802.11ad 和 IEEE 802.11ay 运行在 60 GHz（），传输速率分别可达 7 Gbit/s 和至少 20 Gbit/s。

毫米波段的用途包括点对点通信、卫星间链路以及点对多点通信。2013 年曾有预测称，未来的 5G 手机将采用毫米波。此外，将毫米波用于车辆通信也正成为（半）自动驾驶通信的解决方案之一。

该频段较短的波长的特性，让使用更小的天线来获得与低频段大天线相同的高定向性和高增益成为可能。这种高定向性配合极高的自由空间损耗，使得点对多点应用中的频率利用更加高效。由于在给定区域内可以布置更多的高增益定向天线，因此实现了更高的频率复用率和用户密度。而该频段极高的可用信道容量，使其有望替代光纤通信或用于电路板互连等极短距离的链路。

安检
由于特定频率的毫米波可以穿透衣物及其他有机材料，毫米波也被广泛应用于机场安检等场景，用以检测藏匿在衣物下的武器及危险品。在美国，运输安全管理局已在多个主要机场部署了毫米波扫描仪。然而，隐私保护人士对此表示担忧，因为在某些情况下，该技术会让安检人员看到旅客近乎赤身裸体的图像。

在软件升级之前，当局使用的扫描仪不会对被扫描者的身体部位进行遮挡（但会刻意遮住脸部）。照片由密闭室内的技术人员审查，并在检查完成后立即删除。美国公民自由联盟（American Civil Liberties Union）的巴里·斯泰恩哈特（Barry Steinhardt）批评称：“这越来越像是在登机前进行强制性的搜身。”

为解决隐私问题，扫描仪在系统升级后已不再需要人工在独立区域监控。新软件会生成一个通用的模拟人体图像，且不区分男女解剖特征。若检测到物品，软件仅在相应区域显示黄色方框；若无异常，则不显示图像。此外，旅客有权拒绝接受该扫描，转而选择金属探测器及人工搜身。

据毫米波扫描仪制造商 Farran Technologies 称，现有技术可将探测距离延伸至 50 米，这意味着安检人员可以在大流量人群不知情的情况下完成隐蔽扫描。

武器系统
毫米波火控雷达]]
毫米波雷达广泛应用于坦克、飞机的短程火控雷达，以及舰艇上用于拦截导弹的近程防御武器系统。美国空军与雷神公司研发了一款名为的非致命性对人武器。该系统发射波长 3 mm（频率 95 GHz）的毫米波定向能束，能使受攻击者产生皮肤即将起火般的剧烈灼痛。该武器的军事版输出功率为 100 kW，随后雷神公司又为执法部门开发了名为“无声卫士（Silent Guardian）”的小型化版本，功率为 30 kW。

警用测速雷达
美国交通警察使用的测速雷达枪通常工作在 Ka 波段（频率范围为 33.4–36.0 GHz）。

历史
毫米波电磁波最早由贾格迪什·钱德拉·博斯展开研究。在1894年至1896年的实验期间，他成功产生了频率高达 60 GHz 的电磁波。

另请参阅

• 電磁屏蔽
• 衍射
• 微波
• 太赫輻射

参考文献