تردد فائق العلو

الترددات فائقة العلو ( SHF ) هي تسمية الاتحاد الدولي للاتصالات ^{[ 1 ] [ 2 ]} للترددات الراديوية (RF) التي تتراوح بين 3 و30 جيجاهرتز (GHz). يُعرف هذا النطاق الترددي أيضًا بنطاق السنتيمتر أو موجة السنتيمتر ، حيث يتراوح طول موجاته بين سنتيمتر واحد وعشرة سنتيمترات. تقع هذه الترددات ضمن نطاق الموجات الميكروية ، ولذلك تُسمى الموجات الراديوية التي تحمل هذه الترددات بالموجات الميكروية. يسمح الطول الموجي القصير للموجات الميكروية بتوجيهها في حزم ضيقة بواسطة هوائيات الفتحة ، مثل الأطباق المكافئة وهوائيات البوق ، لذا تُستخدم في الاتصالات من نقطة إلى نقطة ووصلات البيانات ^{[ 3 ]} وفي الرادار . يُستخدم هذا النطاق الترددي في معظم أجهزة إرسال الرادار ، وشبكات LAN اللاسلكية ، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، ووصلات ترحيل الموجات الميكروية ، وهواتف الأقمار الصناعية ( النطاق S )، والعديد من وصلات البيانات الأرضية قصيرة المدى. كما أنها تستخدم للتسخين في التسخين الصناعي بالميكروويف ، والعلاج الحراري الطبي ، والعلاج الحراري بالميكروويف لعلاج السرطان، ولطهي الطعام في أفران الميكروويف . 

غالباً ما يُشار إلى الترددات في نطاق SHF بتسميات نطاق الرادار الخاصة بها وفقًا لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : _S ، C ، X ، Ku ، K ، أو Ka band _، أو بتسميات مماثلة لحلف الناتو أو الاتحاد الأوروبي.

تنتشر الموجات الميكروية فقط عبر خط البصر ؛ ونظرًا لصغر الانكسار الناتج عن قصر طولها الموجي، لا تحدث ظاهرة الموجة الأرضية وانعكاس الأيونوسفير ( الموجة السماوية أو الانتشار "القفزي") التي تُلاحظ مع موجات الراديو ذات الترددات المنخفضة. ^{[ 4 ]} على الرغم من أنها قد تخترق جدران المباني في بعض الحالات بما يكفي لاستقبال مفيد، إلا أنه عادةً ما يُشترط وجود مسارات خالية من العوائق حتى منطقة فرينل الأولى . تكون الأطوال الموجية قصيرة بما يكفي عند ترددات الميكروويف بحيث يمكن أن يكون حجم الهوائي أكبر بكثير من الطول الموجي، مما يسمح ببناء هوائيات عالية التوجيه (عالية الكسب ) قادرة على إنتاج حزم ضيقة. لذلك، تُستخدم هذه الموجات في روابط الاتصالات الأرضية من نقطة إلى نقطة ، والتي يحدها الأفق المرئي إلى 48-64 كيلومترًا (30-40 ميلًا). تسمح هذه الهوائيات عالية الكسب بإعادة استخدام التردد من قِبل أجهزة الإرسال القريبة. كما تُستخدم أيضًا للاتصال بالمركبات الفضائية لأن الموجات لا تنكسر (تنحني) عند مرورها عبر الأيونوسفير كما هو الحال مع الترددات المنخفضة. 

يُحدث طول موجة الموجات عالية التردد (SHF) انعكاسات قوية من الأجسام المعدنية بحجم السيارات والطائرات والسفن وغيرها من المركبات. هذا، بالإضافة إلى عرض الحزمة الضيق الذي توفره الهوائيات عالية الكسب، وانخفاض التوهين الجوي مقارنةً بالترددات الأعلى، يجعل الموجات عالية التردد (SHF) الترددات الرئيسية المستخدمة في الرادار . يزداد التوهين والتشتت بفعل الرطوبة في الغلاف الجوي مع ازدياد التردد، مما يحد من استخدام الترددات العالية جدًا (SHF) في التطبيقات بعيدة المدى.

تتشتت كميات ضئيلة من طاقة الموجات الميكروية عشوائيًا بفعل جزيئات بخار الماء في طبقة التروبوسفير . يُستخدم هذا التشتت في أنظمة الاتصالات التروبوسفيرية ، التي تعمل بترددات تصل إلى بضعة جيجاهرتز، للتواصل عبر الأفق. يُوجَّه شعاع قوي من الموجات الميكروية فوق الأفق مباشرةً؛ وعند مروره عبر التروبوبوز، يتشتت جزء من هذه الموجات عائدًا إلى الأرض، حيث يصل إلى جهاز استقبال يقع خلف الأفق.  ويمكن تحقيق مسافات تصل إلى 300 كيلومتر. وتُستخدم هذه الأنظمة بشكل رئيسي في الاتصالات العسكرية.

يتميز طول موجة الموجات عالية التردد (SHF) بقصره، مما يسمح بتصنيع هوائيات إرسال صغيرة الحجم يسهل تركيبها على الأجهزة المحمولة، ولذلك تُستخدم هذه الترددات على نطاق واسع في التطبيقات اللاسلكية. فعلى سبيل المثال، يتراوح طول هوائي السوط ربع الموجة المخصص لنطاق SHF بين 2.5 و0.25 سنتيمتر. وقد طُوّرت هوائيات متعددة الاتجاهات لتطبيقات مثل الأجهزة اللاسلكية والهواتف المحمولة ، وهي صغيرة بما يكفي لوضعها داخل غلاف الجهاز. الهوائي الرئيسي المستخدم في هذه الأجهزة هو هوائي F المقلوب المطبوع (PIFA)، ويتكون من هوائي أحادي القطب مثني على شكل حرف L، مصنوع من رقائق نحاسية على لوحة الدوائر المطبوعة داخل الجهاز. كما تُستخدم أيضًا هوائيات ثنائية القطب صغيرة أو هوائيات أحادية القطب ربع موجة . ويُعد هوائي الرقعة نوعًا شائعًا آخر، وغالبًا ما يُدمج في هيكل الطائرات.

تتميز أطوال الموجات بصغرها الكافي لتركيز موجات الترددات العالية جدًا (SHF) في حزم ضيقة باستخدام هوائيات اتجاهية عالية الكسب، يتراوح قطرها من نصف متر إلى خمسة أمتار. وتُعدّ الهوائيات الاتجاهية المستخدمة في ترددات SHF في الغالب هوائيات فتحة ، مثل الهوائيات المكافئة (وهي الأكثر شيوعًا)، وهوائيات العدسة ، والفتحة ، والبوق . ويمكن للهوائيات المكافئة الكبيرة إنتاج حزم ضيقة جدًا بزاوية بضع درجات أو أقل، وغالبًا ما يتطلب توجيهها استخدام جهاز توجيه . وهناك نوع آخر من الهوائيات العملية في ترددات الميكروويف، وهو المصفوفة الطورية ، التي تتكون من العديد من ثنائيات الأقطاب أو هوائيات الرقعة على سطح مستوٍ، حيث يتم تغذية كل منها عبر مُبدِّل طور ، مما يسمح بتوجيه حزمة المصفوفة إلكترونيًا. ويتطلب قصر طول الموجة صلابة ميكانيكية عالية في الهوائيات الكبيرة، لضمان وصول الموجات الراديوية إلى نقطة التغذية متوافقة في الطور.

تشغل ترددات SHF نطاقًا مثاليًا في طيف الراديو ، تستغله حاليًا العديد من خدمات الراديو الحديثة. ^{[ 5 ]} فهي أدنى نطاق ترددي يمكن فيه توجيه الموجات الراديوية في حزم ضيقة بواسطة هوائيات ذات أحجام مناسبة، بحيث لا تتداخل مع أجهزة الإرسال القريبة على نفس التردد، مما يسمح بإعادة استخدام التردد. من ناحية أخرى، تُعد هذه الترددات الأعلى التي يمكن استخدامها للاتصالات الأرضية بعيدة المدى؛ إذ تمتص الغلاف الجوي الترددات الأعلى في نطاق EHF (الموجات المليمترية) بشكل كبير، مما يحد من مسافات الانتشار العملية إلى كيلومتر واحد أو أقل. يمنح التردد العالي روابط الاتصالات الميكروية سعة نقل معلومات كبيرة جدًا ( عرض نطاق ترددي ). في العقود الأخيرة، تم تطوير العديد من مصادر طاقة الميكروويف الجديدة ذات الحالة الصلبة، وتتيح الدوائر المتكاملة للميكروويف لأول مرة إجراء معالجة إشارات كبيرة عند هذه الترددات. أما مصادر طاقة EHF فهي محدودة للغاية وفي مراحل تطوير مبكرة.

• تأثير حافة السكين
• حرق الميكروويف

• توميسلاف ستيماتش، " تعريف نطاقات التردد (VLF، ELF ... إلخ) ". الصفحة الرئيسية لـ IK1QFK (vlf.it).
• إينيس فيدال كاستينيرا، " سيليريا: الوصول اللاسلكي إلى شبكات الكابل "