ความถี่สูงมาก (EHF) คือแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่ 30 ถึง 300 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) ตามที่สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) กำหนด^{[ 1 ] [ 2 ]}อยู่ใน ส่วนของ คลื่นไมโครเวฟของสเปกตรัมวิทยุระหว่าง แถบ ความถี่สูงมากและแถบเทราเฮิร์ตซ์คลื่นวิทยุในแถบนี้มีช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่สิบถึงหนึ่งมิลลิเมตรดังนั้นจึงเรียกว่าแถบมิลลิเมตรและรังสีในแถบนี้เรียกว่าคลื่นมิลลิเมตร (บางครั้งย่อว่าMMWหรือmmWave ) ^{[ 3 ]} บางคนกำหนด mmWave เริ่มต้นที่ 24 GHz ซึ่งครอบคลุม แถบ FR2 ทั้งหมด (24.25 ถึง 71 GHz) เป็นต้น^{[ 4 ] [ 5 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับย่านความถี่ต่ำกว่า คลื่นวิทยุในย่านความถี่นี้มีการลดทอน ใน ชั้นบรรยากาศ สูง กล่าวคือ คลื่นจะถูกดูดซับโดยก๊าซในชั้นบรรยากาศ การดูดซับจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ จนกระทั่งที่ปลายสุดของย่านความถี่ คลื่นจะถูกลดทอนจนเหลือศูนย์ภายในระยะไม่กี่เมตร การดูดซับโดยความชื้นในชั้นบรรยากาศนั้นมีนัยสำคัญ ยกเว้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นทะเลทราย และการลดทอนโดยฝน ( rain fade ) เป็นปัญหาที่ร้ายแรงแม้ในระยะทางสั้นๆ อย่างไรก็ตาม ระยะการแพร่กระจายที่สั้นทำให้สามารถใช้ความถี่ซ้ำได้ในระยะทางที่น้อยกว่าความถี่ต่ำกว่า ความยาวคลื่นที่สั้นทำให้เสาอากาศขนาดเล็กมีมุมลำแสง ที่แคบ ซึ่งช่วยเพิ่มศักยภาพในการใช้ความถี่ซ้ำได้มากขึ้น คลื่นมิลลิเมตรถูกใช้ในเรดาร์ควบคุมการยิง ทางทหาร เครื่องสแกนรักษาความปลอดภัยในสนามบินเครือข่ายไร้สายระยะสั้นและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ในการประยุกต์ใช้คลื่นมิลลิเมตรครั้งใหม่ที่สำคัญช่วงความถี่ บางช่วง ใกล้กับด้านล่างของแถบความถี่กำลังถูกนำมาใช้ในเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ รุ่นใหม่ล่าสุด เครือข่าย5G ^{[ 6 ]}การออกแบบวงจรและระบบย่อยคลื่นมิลลิเมตร (เช่น เสาอากาศ เครื่องขยายกำลัง มิกเซอร์ และออสซิลเลเตอร์) ยังก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อวิศวกรเนื่องจากข้อจำกัดของเซมิคอนดักเตอร์และกระบวนการ ข้อจำกัดของแบบจำลอง และค่าQ ที่ไม่ดี ของอุปกรณ์แบบพาสซีฟ^{[ 7 ]}

คลื่นมิลลิเมตรแพร่กระจายโดยเส้นทางตรง เท่านั้น ไม่มีการหักเหของไอโอโนสเฟียร์และไม่เดินทางไปตามพื้นโลกเหมือนคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ^{[ 8 ]}ที่ความหนาแน่นพลังงานทั่วไป คลื่นจะถูกปิดกั้นโดยกำแพงอาคารและเกิดการลดทอนอย่างมากเมื่อผ่านใบไม้^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}การดูดซับโดยก๊าซในชั้นบรรยากาศเป็นปัจจัยสำคัญตลอดทั้งย่านความถี่และเพิ่มขึ้นตามความถี่ อย่างไรก็ตาม การดูดซับนี้จะสูงสุดที่เส้นการดูดซับ เฉพาะบางเส้น โดย ส่วนใหญ่จะเป็นเส้นของออกซิเจนที่ 60 GHz และไอน้ำที่ 24 GHz และ 184 GHz ^{[ 9 ]}ที่ความถี่ใน "ช่วง" ระหว่างจุดสูงสุดของการดูดซับเหล่านี้ คลื่นมิลลิเมตรมีการลดทอนในชั้นบรรยากาศน้อยกว่าและมีระยะการส่งสัญญาณที่ไกลกว่า ดังนั้นแอปพลิเคชันจำนวนมากจึงใช้ความถี่เหล่านี้ ความยาวคลื่นมิลลิเมตรมีขนาดใกล้เคียงกับเม็ดฝนดังนั้นการตกของฝนจึงทำให้เกิดการลดทอนเพิ่มเติมเนื่องจากการกระเจิง ( การลดทอนเนื่องจากฝน ) เช่นเดียวกับการดูดซับ^{[ 9 ] [ 10 ]}การสูญเสียในพื้นที่ว่างสูงและการดูดซับในชั้นบรรยากาศจำกัดการแพร่กระจายที่มีประโยชน์ไว้เพียงไม่กี่กิโลเมตร^{[ 8 ]}ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับเครือข่ายการสื่อสารที่มีความหนาแน่นสูง เช่นเครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคลที่ปรับปรุงการใช้สเปกตรัมผ่านการใช้ความถี่ซ้ำ^{[ 8 ]}

คลื่นมิลลิเมตรแสดงลักษณะการแพร่กระจายแบบ "ออปติก" และสามารถสะท้อนและโฟกัสได้โดยพื้นผิวโลหะขนาดเล็กและเลนส์ไดอิเล็กทริกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 ถึง 30 ซม. (2 นิ้วถึง 1 ฟุต) เนื่องจากความยาวคลื่นมักจะสั้นกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในการจัดการคลื่นมาก จึงสามารถใช้ เทคนิคทาง ทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต ได้ การเลี้ยวเบนจะน้อยกว่าที่ความถี่ต่ำกว่า แม้ว่าคลื่นมิลลิเมตรจะสามารถเลี้ยวเบนได้โดยขอบอาคาร ที่ความยาวคลื่นมิลลิเมตร พื้นผิวจะดูหยาบกว่า ดังนั้นการสะท้อนแบบกระจาย จึง เพิ่มขึ้น^{[ 8 ]}การแพร่กระจายแบบหลายเส้นทางโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสะท้อนจากผนังและพื้นผิวภายในอาคาร ทำให้เกิดการลดทอนอย่างรุนแรง^{[ 10 ] [ 11 ]}การเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์อาจมีนัยสำคัญแม้ในความเร็วของคนเดินเท้า^{[ 8 ]}ในอุปกรณ์พกพาเงาที่เกิดจากร่างกายมนุษย์เป็นปัญหา เนื่องจากคลื่นสามารถทะลุผ่านเสื้อผ้าได้ และความยาวคลื่นที่สั้นทำให้สามารถสะท้อนจากวัตถุโลหะขนาดเล็กได้ จึงถูกนำมาใช้ในเครื่องสแกนคลื่นมิลลิเมตรสำหรับการสแกนเพื่อความปลอดภัยในสนามบิน

ย่านความถี่นี้มักใช้ในดาราศาสตร์วิทยุและการสำรวจระยะไกลดาราศาสตร์วิทยุภาคพื้นดินมีข้อจำกัดในการใช้งานเฉพาะในพื้นที่สูง เช่นคิตต์พีคและกล้องโทรทรรศน์วิทยุอาตาคามาขนาดใหญ่ ( ALMA ) เนื่องจากปัญหาการดูดซับของชั้นบรรยากาศ

การตรวจวัดระยะไกลโดยใช้ดาวเทียมที่ความถี่ใกล้ 60 GHz สามารถกำหนดอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศตอนบนได้โดยการวัดรังสีที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลออกซิเจนซึ่งเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิและความดันการจัดสรรความถี่แบบพาสซีฟที่ไม่ผูกขาดของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศที่ 57–59.3 GHz ใช้สำหรับการตรวจสอบบรรยากาศในแอปพลิเคชันการตรวจวัดทางอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศ และมีความสำคัญสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้เนื่องจากคุณสมบัติของการดูดซับและการปล่อยออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลก ปัจจุบันเซ็นเซอร์ดาวเทียมของสหรัฐฯ ที่ใช้งานอยู่ เช่นAdvanced Microwave Sounding Unit (AMSU) บนดาวเทียม NASA หนึ่งดวง (Aqua) และดาวเทียม NOAA สี่ดวง (15–18) และเซ็นเซอร์ไมโครเวฟ/อิมเมจเจอร์พิเศษ (SSMI/S) บนดาวเทียม F-16 ของกระทรวงกลาโหมใช้ช่วงความถี่นี้^{[ 12 ]}

ในสหรัฐอเมริกา ย่านความถี่ 36.0–40.0 GHz ใช้สำหรับระบบส่งข้อมูลไมโครเวฟความเร็วสูงที่ต้องได้รับอนุญาต และย่านความถี่ 60 GHz สามารถใช้สำหรับระบบส่งข้อมูลระยะสั้น (1.7 กม.) ที่ไม่ต้องขออนุญาต โดยมีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุดถึง 2.5 Gbit /s ซึ่งมักใช้ในพื้นที่ราบ

ย่านความถี่ 71–76, 81–86 และ 92–95 GHz ยังใช้สำหรับการเชื่อมต่อการสื่อสารแบบจุดต่อจุด ที่มีแบนด์วิดท์สูง ความถี่สูงเหล่านี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการดูดซับออกซิเจน แต่ต้องได้รับใบอนุญาตการส่งสัญญาณในสหรัฐอเมริกาจาก คณะกรรมการการสื่อสารแห่งสหรัฐอเมริกา (FCC) นอกจากนี้ยังมีแผนสำหรับการเชื่อมต่อ 10 Gbit/s โดยใช้ความถี่เหล่านี้ด้วย ในกรณีของย่านความถี่ 92–95 GHz ช่วงความถี่ 100 MHz เล็กๆ ได้ถูกสงวนไว้สำหรับวิทยุที่ใช้ในอวกาศ ซึ่งจำกัดช่วงความถี่ที่สงวนไว้นี้ให้มีอัตราการส่งสัญญาณต่ำกว่าไม่กี่กิกะบิตต่อวินาที^{[ 13 ]}

ย่านความถี่นี้ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่และพร้อมสำหรับการใช้งานในผลิตภัณฑ์และบริการใหม่ๆ หลากหลายประเภท รวมถึงเครือข่ายไร้สายความเร็วสูงแบบจุดต่อจุด และการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตบรอดแบนด์WirelessHDเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีใหม่ที่ทำงานในช่วงความถี่ใกล้เคียง 60 GHz ลักษณะสัญญาณที่มีทิศทางสูงและเป็น "ลำแสงแคบ" ช่วยให้ระบบต่างๆ สามารถทำงานใกล้กันได้โดยไม่ก่อให้เกิดการรบกวน แอปพลิเคชันที่เป็นไปได้ ได้แก่ ระบบ เรดาร์ที่มีความละเอียดสูงมาก

มาตรฐานWi-Fi IEEE 802.11adและIEEE 802.11ayทำงานในย่านความถี่ 60 GHz ( ย่านความถี่ V ) เพื่อให้ได้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงถึง 7 Gbit/sและอย่างน้อย 20 Gbit/sตามลำดับ

การใช้งานคลื่นความถี่มิลลิเมตร ได้แก่ การสื่อสารแบบจุดต่อจุดการเชื่อมโยงระหว่างดาวเทียมและการสื่อสารแบบจุดต่อหลายจุดในปี 2556 มีการคาดการณ์ว่ามีแผนที่จะใช้คลื่นความถี่มิลลิเมตรในโทรศัพท์มือถือ5G ในอนาคต ^{[ 14 ]}นอกจากนี้ การใช้คลื่นความถี่มิลลิเมตรสำหรับการสื่อสารในยานพาหนะก็กำลังเป็นที่น่าสนใจมากขึ้นในฐานะโซลูชันที่สนับสนุนการสื่อสารในยานพาหนะแบบ (กึ่ง) อัตโนมัติ^{[ 15 ]}

คลื่นความยาวที่สั้นกว่าในย่านความถี่นี้ทำให้สามารถใช้เสาอากาศขนาดเล็กเพื่อให้ได้ทิศทางสูงและอัตราขยายสูงเช่นเดียวกับเสาอากาศขนาดใหญ่ในย่านความถี่ที่ต่ำกว่า ผลที่ตามมาโดยตรงจากทิศทางสูงนี้ ประกอบกับการสูญเสียในพื้นที่ว่างสูงที่ความถี่เหล่านี้ คือความเป็นไปได้ในการใช้ความถี่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันแบบจุดต่อหลายจุด เนื่องจากสามารถวางเสาอากาศที่มีทิศทางสูงจำนวนมากขึ้นในพื้นที่ที่กำหนด ผลลัพธ์สุทธิคือ การใช้ความถี่ซ้ำ ได้มากขึ้น และความหนาแน่นของผู้ใช้สูงขึ้นความจุช่องสัญญาณ ที่ใช้ได้สูง ในย่านความถี่นี้อาจทำให้สามารถให้บริการแอปพลิเคชันบางอย่างที่ปกติแล้วต้องใช้การสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงหรือลิงก์สั้นมาก เช่น การเชื่อมต่อแผงวงจร^{[ 16 ]}

เรดาร์คลื่นมิลลิเมตร ถูกนำมาใช้ใน เรดาร์ควบคุมการยิงระยะสั้นในรถถังและเครื่องบิน รวมถึงปืนอัตโนมัติ ( CIWS ) บนเรือรบเพื่อยิงสกัดขีปนาวุธที่เข้ามา ความยาวคลื่นที่สั้นของคลื่นมิลลิเมตรทำให้สามารถติดตามลำแสงของกระสุนที่พุ่งออกมา รวมถึงเป้าหมายได้ ทำให้ระบบควบคุมการยิงด้วยคอมพิวเตอร์สามารถปรับการเล็งเพื่อให้กระสุนและเป้าหมายมาบรรจบกันได้

กองทัพอากาศสหรัฐฯได้พัฒนาระบบอาวุธต่อต้านบุคคลที่ไม่เป็นอันตรายถึงชีวิตร่วมกับRaytheon เรียกว่า Active Denial System (ADS) ซึ่งปล่อยลำแสงคลื่นวิทยุมิลลิเมตรที่มีความยาวคลื่น 3 มม. (ความถี่ 95 GHz) ^{[ 17 ]}อาวุธนี้ทำให้บุคคลที่อยู่ในลำแสงรู้สึกเจ็บปวดแสบร้อนอย่างรุนแรง ราวกับว่าผิวหนังของพวกเขาจะลุกเป็นไฟ รุ่นสำหรับกองทัพมีกำลังส่งออก 100 กิโลวัตต์ (kW) ^{[ 18 ]}และรุ่นที่เล็กกว่าสำหรับหน่วยงานบังคับใช้กฎหมาย เรียกว่าSilent Guardianซึ่งพัฒนาโดย Raytheon ในภายหลัง มีกำลังส่งออก 30 กิโลวัตต์^{[ 19 ]}

เสื้อผ้าและวัสดุอินทรีย์อื่นๆ โปร่งใสต่อคลื่นมิลลิเมตรที่มีความถี่บางอย่าง ดังนั้นการประยุกต์ใช้ล่าสุดจึงเป็นเครื่องสแกนเพื่อตรวจจับอาวุธและวัตถุอันตรายอื่นๆ ที่พกพาไว้ใต้เสื้อผ้า สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การรักษาความปลอดภัยในสนามบิน^{[ 20 ]}ผู้สนับสนุนความเป็นส่วนตัวกังวลเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีนี้ เพราะในบางกรณี เทคโนโลยีนี้ทำให้เจ้าหน้าที่ตรวจค้นสามารถมองเห็นผู้โดยสารในสนามบินได้ราวกับว่าพวกเขาไม่ได้สวมเสื้อผ้า

สำนักงานความปลอดภัยด้านการขนส่ง (TSA)ได้ติดตั้งเครื่องสแกนคลื่นมิลลิเมตรในสนามบินหลักหลายแห่งแล้ว

ก่อนการอัปเกรดซอฟต์แวร์ เทคโนโลยีนี้ไม่ได้ปกปิดส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายของผู้ที่ถูกสแกน อย่างไรก็ตาม ระบบจะปกปิดใบหน้าของผู้โดยสารโดยเจตนา ภาพถ่ายจะถูกตรวจสอบโดยช่างเทคนิคในห้องปิด จากนั้นจะถูกลบออกทันทีเมื่อการค้นหาเสร็จสิ้น ผู้สนับสนุนความเป็นส่วนตัวมีความกังวล “เรากำลังเข้าใกล้การบังคับให้ตรวจค้นร่างกายก่อนขึ้นเครื่องบินมากขึ้นเรื่อยๆ” แบร์รี สไตน์ฮาร์ดต์ จากสหภาพเสรีภาพพลเมืองอเมริกันกล่าว^{[ 21 ]}เพื่อแก้ไขปัญหานี้ การอัปเกรดได้ขจัดความจำเป็นในการมีเจ้าหน้าที่ในพื้นที่ดูแยกต่างหาก ซอฟต์แวร์ใหม่สร้างภาพทั่วไปของมนุษย์ ไม่มีการแยกแยะทางกายวิภาคระหว่างชายและหญิงในภาพ และหากตรวจพบวัตถุ ซอฟต์แวร์จะแสดงเพียงกล่องสีเหลืองในบริเวณนั้น หากอุปกรณ์ไม่ตรวจพบสิ่งใดที่น่าสนใจ จะไม่มีการแสดงภาพ^{[ 22 ]}ผู้โดยสารสามารถปฏิเสธการสแกนและรับการตรวจค้นผ่านเครื่องตรวจจับโลหะและตรวจค้นตัวได้^{[ 23 ]}

ตามข้อมูลจาก Farran Technologies ผู้ผลิตเครื่องสแกนคลื่นมิลลิเมตรรุ่นหนึ่ง เทคโนโลยีนี้มีอยู่เพื่อขยายพื้นที่การค้นหาไปได้ไกลถึง 50 เมตรนอกพื้นที่การสแกน ซึ่งจะช่วยให้เจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัยสามารถสแกนคนจำนวนมากได้โดยที่พวกเขาไม่รู้ตัวว่ากำลังถูกสแกน^{[ 24 ]}

ผลการศึกษาล่าสุดจากมหาวิทยาลัยลูเวนพิสูจน์แล้วว่าคลื่นมิลลิเมตรสามารถใช้เป็นเครื่องวัดความหนาแบบไม่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้ คลื่นมิลลิเมตรให้วิธีการตรวจจับความแปรผันของความหนาที่สะอาดและไม่สัมผัส การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ในทางปฏิบัติมุ่งเน้นไปที่การอัดขึ้นรูปพลาสติกการผลิตกระดาษการผลิตแก้วและการ ผลิตใยหิน

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ มีความเข้มต่ำ(โดยปกติ 10 mW/cm² ^หรือน้อยกว่า) ที่มีความถี่สูงมาก อาจใช้ในทางการแพทย์เพื่อรักษาโรคต่างๆตัวอย่างเช่น "การได้รับคลื่นมิลลิเมตรที่มีความเข้มต่ำในช่วงเวลาสั้นๆ สามารถเปลี่ยนแปลง อัตรา การเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของเซลล์กิจกรรมของเอนไซม์สถานะของกลไกทางพันธุกรรมของเซลล์ การทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไวต่อการกระตุ้น และตัวรับส่วนปลาย" ^{[ 25 ]}การรักษานี้เกี่ยวข้องกับช่วงความถี่ 40–70 GHz เป็นพิเศษ[ 26 ^{]การรักษา}ประเภทนี้อาจเรียกว่าการบำบัดด้วยคลื่นมิลลิเมตรหรือการบำบัดด้วยความถี่สูงมาก^{[ 27 ]}การรักษานี้เกี่ยวข้องกับ ประเทศ ในยุโรปตะวันออก (เช่น ประเทศอดีตสหภาพโซเวียต ) ^{[ 25 ]}วารสารรัสเซียเรื่องคลื่นมิลลิเมตรในชีววิทยาและการแพทย์ศึกษาพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้ทางคลินิกของการบำบัดด้วยคลื่นมิลลิเมตร^{[ 28 ]}

ตำรวจจราจรใช้ ปืนเรดาร์ตรวจจับความเร็วในย่านความถี่ Ka (33.4–36.0 GHz) ^{[ 29 ]}

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวระดับมิลลิเมตรได้รับการศึกษาครั้งแรกโดยJagadish Chandra Boseซึ่งสร้างคลื่นที่มีความถี่สูงถึง 60  GHz ในระหว่างการทดลองในปี พ.ศ. 2437–2439 ^{[ 3 ]}

• การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
• วารสารคลื่นอินฟราเรด มิลลิเมตร และเทราเฮิร์ตซ์
• เอฟเฟกต์คมมีด
• ไมโครเวฟ
• รังสีเทราเฮิร์ตซ์
• การประมวลผลสัญญาณอนาล็อกไมโครเวฟ
• การตรวจจับด้วยคลื่นมิลลิเมตร

• ประกาศของ FCC เกี่ยวกับการแพร่กระจายคลื่น MMW
• ภาพรวม FCC 70/80/90 GHz เก็บถาวรเมื่อวันที่ 19 ธันวาคม 2005 ที่Wayback Machine
• กฎ FCC 57–64 GHz
• นิยามของแถบความถี่ (VLF, ELF... เป็นต้น)
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 7220488 – แผ่นป้องกันสนามแม่เหล็กแบบเบี่ยงเบน