Omregning fra Terahertz til Kilohertz

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 Kilohertz (kHz)

Kilohertzen er en frekvensenhed, der svarer til 1000 hertz. Symbolet er kHz. Den dækker den øvre del af menneskets hørelse og den laveste del af radiospektret, hvilket gør den til mødested for to meget forskellige teknikker.

Lyden bor her. Den øvre høregrænse ligger omkring 20 kilohertz hos et ungt menneske, og de frekvenser, der bærer talens tydelighed, samler sig mellem 1 og 4 kilohertz. Digital lyd samples med 44,1 kilohertz til cd'en og med 48 kilohertz til videoarbejde, værdier valgt fordi samplingsteoremet kræver mere end det dobbelte af den højeste frekvens, der skal gengives, med en margen til filtrering.

Radiofonien begyndte i dette område. Langbølgen går fra 148 til 283 kilohertz og mellembølgen, AM-båndet, fra 526 til 1606. Disse lave frekvenser breder sig langs jorden og kastes om natten tilbage fra ionosfæren, hvilket giver dem rækkevidder på hundreder eller tusinder af kilometer fra en enkelt sender. Derfor bar de de første landsdækkende radiotjenester og betjener stadig søfartens og luftfartens radiofyr.

Kommunikation med ubåde bruger endnu lavere frekvenser, fordi havvand opsuger radioenergi, og kun signaler omkring få kilohertz og derunder trænger dybere end et par meter. Flådens sendere på meget lav frekvens optager af den grund vældige antenneanlæg, og deres datahastigheder er tilsvarende bittesmå.

Ultralyd til medicinsk billeddannelse ligger langt over det hørbare, i megahertz, men industriel ultralydsrensning og dyreskræmmere arbejder mellem 20 og 80 kilohertz, lige over hvad mennesker hører. Flagermus ekkolokaliserer i samme område, fra omkring 20 til langt over 100 kilohertz.

Ældre computere havde klokfrekvenser i kilohertz. Processoren i den oprindelige Apple II kørte på godt én megahertz, men de tidligste mikroprocessorer og mange mikrocontrollere arbejder stadig på et par hundrede kilohertz, hvor lavt strømforbrug vejer tungere end hastighed.

Den digitale lyd bragte et bestemt tal fra dette område ind i dagligdagen. Cd'en sampler ved 44,1 kilohertz, valgt fordi samplingssætningen kræver mere end det dobbelte af den højeste frekvens, der skal gengives, og det dobbelte af 20 kilohertz levner plads til det filter, der fjerner alt derover. Faglig optagelse bruger sædvanligvis 48 kilohertz for at passe til billedet, og 96 eller 192 ved slutbehandling. Telefonien ligger langt lavere, sampler ved 8 kilohertz og skærer derfor af over omkring 3,4, hvilket er grunden til, at en stemme i en almindelig telefonledning mister de hvislelyde, der gør bogstaverne s og f lette at skelne.

Én kilohertz svarer til 1000 hertz, 0,001 megahertz eller en milliontedel gigahertz.