Omregning fra Terahertz til Gigahertz

Information om Terahertz (THz)

Terahertzen er en frekvensenhed, der svarer til tusind milliarder hertz. Symbolet er THz. Den optager kløften mellem de højeste radiofrekvenser og det laveste infrarøde lys, et område, der i størstedelen af det tyvende århundrede var så svært at frembringe eller påvise, at det blev kaldt terahertzkløften.

Vanskeligheden var praktisk og ikke teoretisk. Elektroniske oscillatorer løber tør over nogle hundrede gigahertz, fordi ladningsbærerne ikke når at svare, mens optiske kilder som lasere mister virkningsgrad under det infrarøde. Båndet derimellem havde ingen bekvem teknik på nogen af siderne og forblev i årtier den mindst udforskede del af det elektromagnetiske spektrum.

Det ændrede sig med ultrahurtige lasere og fotoledende antenner, der frembringer terahertzimpulser ved at belyse en halvleder med en laserimpuls på få femtosekunder. Terahertzspektroskopi i tidsdomænet måler i dag materialers svar over hele båndet, og teknikken er blevet et gængs redskab i materialevidenskaben.

Sikkerhedskontrol er den mest kendte anvendelse. Terahertzstråling går gennem tøj, papir, plast og keramik, men standses af metal og opsuges af vand, og dens energi pr. foton er alt for lav til at ionisere noget, så den kan afbilde skjulte genstande uden røntgenstrålingens risici. Kropsskannere i lufthavne bygger på det princip.

Molekylspektroskopien bruger båndet, fordi mange store molekyler har rotations- og vibrationstilstande her. Sprængstoffer og narkotika har karakteristiske terahertzsignaturer, og teknikken bruges i lægemiddelindustriens kvalitetskontrol til at skelne krystalformer, som andre metoder gør ens. Kunstkonservering anvender den til at se under farvelag uden at røre et lærred.

Astronomien observerer ved disse frekvenser fra høje, tørre steder eller fra kredsløb, fordi atmosfærens vanddamp opsuger terahertzstråling kraftigt. Koldt støv og molekylgas i stjernedannende områder stråler her, og derfor bygges observatorier i stor højde i Chile og ved Sydpolen.

Kommunikationsforskningen er begyndt at trænge ind i båndet. Datatakter vokser med den rådige båndbredde, og over 100 gigahertz er der langt mere plads end derunder, så laboratorier har vist trådløse forbindelser, der bærer hundreder af gigabit i sekundet ved frekvenser nær en terahertz. Hindringen er, at vanddamp stærkt opsuger disse bølger og begrænser en forbindelse til nogle hundrede meter i klar luft og til betydeligt mindre i regn. Det binder teknikken til korte spring: forbindelser mellem tagantenner, strækninger inde i et datacenter, eller den sidste strækning mellem en lygtepæl og en bygning, og ikke noget der ligner en radioudsendelse.

Én terahertz svarer til tusind milliarder hertz, 1000 gigahertz eller en bølgelængde på cirka 0,3 millimeter.

Information om Gigahertz (GHz)

Gigahertzen er en frekvensenhed, der svarer til en milliard hertz. Symbolet er GHz. Det er den trådløse kommunikations område i vor tid og urets område i enhver nutidig computer, og næsten intet af det var i daglig brug før 1990'erne.

Wi-fi optager to hovedbånd ved 2,4 og 5 gigahertz samt et nyere nær 6. Båndet ved 2,4 gigahertz er trangt, fordi det er licensfrit næsten overalt og deles med Bluetooth, trådløse telefoner og mikrobølgeovne, der arbejder ved 2,45 gigahertz, fordi vandmolekyler dér optager energi effektivt. Båndet ved 5 gigahertz giver flere kanaler og højere hastigheder, men opsuges stærkere af vægge og dækker derfor et mindre område.

Mobiltelefonien spænder over hele området. Tidligere generationer brugte bånd under 1 gigahertz for deres lange rækkevidde ind i bygninger og ud over landet, mens nyere tildelinger ved 1,8, 2,6 og 3,5 gigahertz bærer flere data over kortere afstande. Jo højere frekvens, desto mere båndbredde er der til rådighed, og desto dårligere trænger den igennem, og hver netgeneration er en forhandling mellem disse to kendsgerninger.

Computernes klokfrekvenser gik ind i gigahertz omkring år 2000 og gik i stå nær fire få år senere. Grænsen er termisk: effekttabet stiger stejlt med frekvensen, og ud over cirka fire gigahertz kan en almindelig siliciumprocessor ikke komme af med varmen. Ydelsesgevinsterne siden da er kommet af flere kerner, bredere instruktionsudstedelse og bedre hukommelseshierarkier, ikke af højere klok.

Satellitforbindelser, radar og radioastronomi arbejder alle her. Vejrradar kører sædvanligvis mellem 2,7 og 5,6 gigahertz, flyvekontrollens radar i lignende bånd, og den mikrobølgebaggrund, der fylder universet, har sit maksimum nær 160 gigahertz, langt over området for kommunikation på Jorden.

Millimeterbølgesystemer ved 24 gigahertz og opefter bruges til bilernes kollisionsradar og til mobilnettenes bånd med størst kapacitet. Deres meget korte bølgelængder tillader små antenner og vældige datahastigheder, men standses af næsten hvad som helst, herunder regn og løv.

Én gigahertz svarer til en milliard hertz, 1000 megahertz eller 0,001 terahertz.