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High frequency (HF) is the ITU designation[1][2] for the band of radio waves with frequency between 3 and 30 megahertz (MHz). It is also known as the decameter band or decameter wave as its wavelengths range from one to ten decameters (ten to one hundred meters). Frequencies immediately below HF are denoted medium frequency (MF), while the next band of higher frequencies is known as the very high frequency (VHF) band. The HF band is a major part of the shortwave band of frequencies, so communication at these frequencies is often called shortwave radio. Because radio waves in this band can be reflected back to Earth by the ionosphere layer in the atmosphere – a method known as "skip" or "skywave" propagation – these frequencies can be used for long-distance communication across intercontinental distances and for mountainous terrains which prevent line-of-sight communications.[3] The band is used by international shortwave broadcasting stations (3.95–25.82 MHz), aviation communication, government time stations, weather stations, amateur radio and citizens band services, among other uses.
The dominant means of long-distance communication in this band is skywave ("skip") propagation, in which radio waves directed at an angle into the sky refract back to Earth from layers of ionized atoms in the ionosphere.[4] By this method HF radio waves can travel beyond the horizon, around the curve of the Earth, and can be received at intercontinental distances. However, suitability of this portion of the spectrum for such communication varies greatly with a complex combination of factors:
At any point in time, for a given "skip" communication path between two points, the frequencies at which communication is possible are specified by these parameters:
冬の夜間には、最大使用可能周波数は定期的に 10 MHz を下回りますが、夏の昼間には 30 MHz を容易に超えることができます。これは波の入射角に依存し、波が真上を向いているときに最も低く、角度が緩やかになるほど高くなります。つまり、波が電離層に非常に鈍角でかすめるような長距離では、MUF ははるかに高くなる可能性があります。最低使用可能周波数は、電離層の下層 (D 層) での吸収に依存します。この吸収は低周波数で強く、太陽活動の増加 (たとえば昼間) によっても強くなります。完全な吸収は、 昼間には 5 MHz 未満の周波数で発生することがよくあります。これら 2 つの要因の結果、冬の夜間には使用可能スペクトルは低周波数側にシフトし、中周波数(MF) 帯域に入りますが、真夏の日には高周波数がより使用可能になり、多くの場合、低VHF帯域に入ります。
すべての要素が最適であれば、HF で世界規模の通信が可能です。それ以外の多くの時間帯でも、大陸間や海洋間での通信が可能です。最悪の場合、バンドが「デッド」状態になると、どんな出力、アンテナ、その他の技術を投入しても、限られた地表波経路以外での通信は不可能になります。特定の周波数で大陸横断または世界規模の経路が開いている場合、両端で適切なアンテナが使用され、人工的または自然的な干渉がほとんどまたはまったくない限り、デジタル、SSB、モールス符号による通信が、驚くほど低い送信電力（多くの場合ミリワットオーダー）で可能です。[ 5 ]このようなオープンバンドでは、広範囲から発生する干渉が多くの潜在的なユーザーに影響を与えます。これらの問題は、HF バンドの軍事、安全[ 6 ]、アマチュア無線ユーザー にとって重要です。
低周波数帯では、地表波による伝搬が主な伝搬モードですが、地表での吸収が大きくなるため、周波数とともに伝送距離は短くなります。周波数帯の上限では、地表波による伝送距離は 10～20 マイルに制限されます。[ 7 ]： p.38 短距離通信は、見通し線(LOC)、地表反射、地表波経路の組み合わせによって実現できますが、マルチパス干渉によりフェージングが発生する可能性があります。
高周波スペクトルの主な用途は以下のとおりです。
高周波帯はアマチュア無線家に非常に人気があり、長距離（しばしば大陸間）の直接通信や、様々な気象条件下で交信を行う際のスリルを味わうことができる。国際短波放送はこの周波数帯を利用しているほか、近年は衛星通信など、より安定した通信手段に移行しつつあるものの、短波放送への移行後もバックアップ目的でHF局を維持する「公益事業」利用者（海事、航空、軍事、外交関係）も利用しているが、その数は減少傾向にある。
しかしながら、自動接続と周波数選択のためのMIL-STD-188-141に基づく自動リンク確立技術の開発と、衛星利用の高コスト化により、政府ネットワークにおけるHF帯の利用が再び注目を集めるようになりました。また、最大120キロビット/秒のデータレートをサポートするMIL-STD-188-110C準拠の高速モデムの開発も、データ通信やビデオ伝送におけるHF帯の利用可能性を高めています。さらに、STANAG 5066などの規格開発では、 ARQプロトコルを用いることでエラーのないデータ通信を実現しています。
連続波モールス信号送信（特にアマチュア無線家によるもの）や単側波帯音声送信など、一部の通信方式は、帯域幅を節約できる性質から、他の周波数帯よりもHF帯でより一般的ですが、テレビ放送などの広帯域方式は、HF帯の電磁スペクトル空間が比較的狭いため、一般的に禁止されています。
ノイズ、特に電子機器からの人為的な干渉は、HF帯に大きな影響を与える傾向があります。近年、HFスペクトルの一部のユーザーの間で、「電力線ブロードバンド」（BPL）インターネットアクセスがHF通信にほぼ破壊的な影響を与えることへの懸念が高まっています。これは、BPLが動作する周波数（通常はHF帯に対応）と、BPL信号が電力線から漏洩する傾向があるためです。一部のBPLプロバイダーは、スペクトルの特定の部分（特にアマチュア無線帯）を遮断するためにノッチフィルタを設置していますが、このアクセス方法の導入については依然として大きな議論が続いています。プラズマテレビなどの他の電子機器も、HFスペクトルに悪影響を与える可能性があります。
航空分野では、すべての大洋横断飛行においてHF通信システムが必須です。これらのシステムは、2MHzまでの周波数帯域に対応しており、2182kHzの国際遭難・呼び出しチャンネル も含まれています。
HF帯の上部（26.5～ 30MHz）は、VHF帯の下部と多くの特徴を共有しています。この帯域のうちアマチュア無線に割り当てられていない部分は、地域通信に使用されます。これには、 27MHz付近のCB無線 、スタジオ・送信機間（STL）無線リンク、模型用無線制御装置、無線ページング送信機などが含まれます。
無線周波数識別（RFID）タグの中には、高周波（HF）を利用するものがあります。これらのタグは一般的にHFIDまたはHighFID（高周波識別）と呼ばれています。
この周波数帯で最も一般的なアンテナは、ワイヤーダイポールアンテナや菱形アンテナなどのワイヤーアンテナです。より高い周波数帯では、八木アンテナ、クワッドアンテナ、対数周期アンテナなどの多素子ダイポールアンテナが使用されます。強力な短波放送局では、大型のワイヤーカーテンアレイがよく用いられます。
電離層反射波送信用のアンテナは、一般的に水平ダイポールアンテナまたは底部給電ループアンテナで構成され、どちらも水平偏波を放射します。水平偏波送信が好まれる理由は、アンテナから送信される信号電力の約半分だけが直接空に向かって伝わり、残りの約半分は地面に向かって下向きに伝わり、再び空に向かって反射する必要があるためです。高周波帯の上限周波数では、地面は水平偏波の反射体として優れ、垂直偏波の吸収体として優れています。この効果は波長が長くなるにつれて弱まります。
受信には、ランダムワイヤーアンテナがよく用いられます。あるいは、送信に用いる指向性アンテナを受信にも用いると効果的です。これは、ほとんどのノイズはあらゆる方向から来るのに対し、目的の信号は一方向からしか来ないためです。長距離（電離層反射波）受信アンテナは、一般的に垂直方向または水平方向のどちらにも設置できます。これは、電離層を通過する際の屈折によって信号の偏波が乱れ、信号が空から直接アンテナに届くためです。
アンテナは、目的の周波数範囲をカバーできる十分な帯域幅を備えている必要があります。広帯域アンテナはより広い周波数範囲で動作できますが、狭帯域アンテナは特定の周波数でより効率的に動作します。
HFアンテナの送受信感度を向上させるには、金属部分を空気に露出させる面積を増やすことで受信感度を高めることができます。しかし、都市部など無線信号ノイズが多い場所では、周囲のノイズ信号も聞こえてしまうため、指向性高周波（HF）無線アンテナを使用するか、HFノイズフロアレベルが低い遠隔地にHFアンテナを設置してHFトランシーバーを接続するなどの設計方法が用いられます。