Чрезвычайно высокая частота
Чрезвычайно высокая частота ( EHF ) - это обозначение Международного союза электросвязи (МСЭ) для полосы радиочастот в электромагнитном спектре от 30 до 300 гигагерц (ГГц). Он находится между диапазоном сверхвысоких частот и дальним инфракрасным диапазоном, нижняя часть которого — терагерцовый диапазон . Радиоволны в этом диапазоне имеют длину волны от десяти до одного миллиметра, поэтому его также называют миллиметровым диапазоном , а излучение в этом диапазоне называют миллиметровыми волнами , иногда сокращенно ММВ .или миллиметровая волна . Электромагнитные волны миллиметровой длины были впервые исследованы индийским физиком Джагадишем Чандрой Бозе в 1894–1896 годах, когда в своих экспериментах он достиг частоты 60 ГГц. [1]
По сравнению с более низкими диапазонами радиоволны в этом диапазоне имеют высокое атмосферное затухание : они поглощаются газами в атмосфере. Поэтому они имеют небольшую дальность действия и могут использоваться только для наземной связи на расстояния примерно до километра. Поглощение увеличивается с частотой до тех пор, пока на верхнем конце полосы волны не затухают до нуля в пределах нескольких метров. Поглощение влагой в атмосфере является значительным, за исключением пустынной среды, а затухание в дожде (затухание под дождем ) представляет собой серьезную проблему даже на коротких расстояниях. Однако малая дальность распространения позволяет повторно использовать частоты на меньших расстояниях, чем на более низких частотах. Короткая длина волны позволяет антеннам скромных размеров иметь небольшую ширину луча ., дальнейшее увеличение потенциала повторного использования частоты. Миллиметровые волны используются для военных радаров управления огнем , сканеров безопасности аэропортов , беспроводных сетей малого радиуса действия и научных исследований.
В крупном новом приложении миллиметровых волн определенные частотные диапазоны вблизи нижней части диапазона используются в сетях сотовой связи новейшего поколения , сетях 5G . [2] Проектирование цепей и подсистем миллиметрового диапазона (таких как антенны, усилители мощности, смесители и генераторы) также представляет серьезные проблемы для инженеров из-за ограничений полупроводников и процессов , ограничений моделей и плохой добротности пассивных устройств. [3]
Миллиметровые волны распространяются исключительно по путям прямой видимости . Они не отражаются ионосферой и не распространяются по Земле в виде наземных волн , как это делают низкочастотные радиоволны. [4] При типичной плотности мощности они блокируются стенами зданий и испытывают значительное затухание при прохождении через листву. [4] [5] [6] Поглощение атмосферными газами является значительным фактором во всей полосе и увеличивается с увеличением частоты. Однако это поглощение является максимальным на нескольких конкретных линиях поглощения , в основном, у кислорода на частоте 60 ГГц и водяного пара на частотах 24 ГГц и 184 ГГц. [5]На частотах в «окнах» между этими пиками поглощения миллиметровые волны имеют гораздо меньшее затухание в атмосфере и больший диапазон, поэтому эти частоты используются во многих приложениях. Миллиметровые длины волн того же порядка, что и капли дождя , поэтому осадки вызывают дополнительное затухание из-за рассеяния ( затухания в дожде ), а также поглощения. [5] [6] Высокие потери в свободном пространстве и атмосферное поглощение ограничивают полезное распространение до нескольких километров. [4] Таким образом, они полезны для плотно упакованных сетей связи, таких как персональные сети , которые улучшают использование спектра за счет повторного использования частот . [4]
