Conversión de 20 Kilohercios a Terahercios

Información sobre el Kilohercio (kHz)

El kilohercio es una unidad de frecuencia igual a 1000 hercios. Su símbolo es kHz. Cubre la parte alta de la audición humana y la parte más baja del espectro radioeléctrico, lo que lo convierte en el punto de encuentro de dos tecnologías muy distintas.

El audio vive aquí. El límite superior de la audición humana ronda los 20 kilohercios en una persona joven, y las frecuencias que sostienen la inteligibilidad del habla se agrupan entre 1 y 4 kilohercios. El audio digital se muestrea a 44,1 kilohercios para el disco compacto y a 48 para el trabajo de vídeo, frecuencias elegidas porque el teorema del muestreo exige más del doble de la frecuencia más alta que se quiere reproducir, con un margen para el filtrado.

La radiodifusión empezó en este intervalo. La onda larga va de 148 a 283 kilohercios y la onda media, la banda de AM, de 526 a 1606. Estas frecuencias bajas se propagan por el suelo y se reflejan en la ionosfera de noche, lo que les da alcances de cientos o miles de kilómetros desde un solo transmisor. Por eso sostuvieron los primeros servicios nacionales de radiodifusión y siguen sirviendo a las radiobalizas marítimas y aeronáuticas.

La comunicación con submarinos usa frecuencias aún más bajas porque el agua de mar absorbe la energía radioeléctrica, y solo las señales del orden de unos pocos kilohercios y por debajo penetran más de unos metros. Por esta razón los transmisores navales de muy baja frecuencia ocupan antenas enormes, y sus velocidades de datos son en consecuencia minúsculas.

El ultrasonido para imagen médica queda muy por encima del rango audible, en megahercios, pero la limpieza ultrasónica industrial y los ahuyentadores de animales trabajan entre 20 y 80 kilohercios, justo por encima de lo que la gente oye. Los murciélagos ecolocalizan en el mismo territorio, desde unos 20 hasta bastante más de 100 kilohercios.

Los ordenadores antiguos tenían velocidades de reloj en kilohercios. El procesador del Apple II original funcionaba a algo más de un megahercio, pero los primeros microprocesadores y muchos microcontroladores todavía operan a unos cientos de kilohercios allí donde el bajo consumo importa más que la velocidad.

El audio digital puso una cifra concreta de este margen en uso cotidiano. El disco compacto muestrea a 44,1 kilohercios, elegido porque el teorema del muestreo exige más del doble de la frecuencia más alta que se quiere reproducir, y el doble de 20 kilohercios deja margen para el filtro que elimina todo lo que hay por encima. La grabación profesional usa comúnmente 48 kilohercios para casar con el vídeo, y 96 o 192 para la masterización. La telefonía se sitúa mucho más abajo, muestreando a 8 kilohercios y cortando así por encima de unos 3,4, razón por la cual una voz en una línea telefónica corriente pierde la sibilancia que hace fáciles de distinguir las letras ese y efe.

Un kilohercio equivale a 1000 hercios, a 0,001 megahercios o a una millonésima de gigahercio.

Información sobre el Terahercio (THz)

El terahercio es una unidad de frecuencia igual a un billón de hercios. Su símbolo es THz. Ocupa el hueco entre las frecuencias de radio más altas y la luz infrarroja más baja, una región que durante casi todo el siglo XX fue tan difícil de generar o detectar que se la conoció como la brecha de los terahercios.

La dificultad era práctica y no teórica. Los osciladores electrónicos se quedan sin velocidad por encima de unos pocos cientos de gigahercios porque los portadores de carga no responden con la rapidez necesaria, mientras que las fuentes ópticas como el láser pierden eficiencia por debajo del infrarrojo. La banda intermedia no contaba con tecnología cómoda por ninguno de los dos lados, y durante décadas fue la parte menos explorada del espectro electromagnético.

Eso cambió con los láseres ultrarrápidos y las antenas fotoconductoras, que generan pulsos de terahercios iluminando un semiconductor con un pulso láser de unos pocos femtosegundos. La espectroscopia de terahercios en el dominio del tiempo mide hoy la respuesta de los materiales a lo largo de la banda, y la técnica se ha vuelto una herramienta habitual en ciencia de materiales.

El control de seguridad es la aplicación más conocida. La radiación de terahercios atraviesa la ropa, el papel, el plástico y las cerámicas, pero la detiene el metal y la absorbe el agua, y su energía por fotón es demasiado baja para ionizar nada, de modo que puede formar imágenes de objetos ocultos sin los riesgos de los rayos X. Los escáneres corporales de los aeropuertos funcionan con este principio.

La espectroscopia molecular usa la banda porque muchas moléculas grandes tienen aquí modos de rotación y vibración. Los explosivos y las drogas presentan firmas características en terahercios, y la técnica se emplea en el control de calidad farmacéutico para identificar formas cristalinas que parecen idénticas con otros métodos. La conservación del arte la aplica para ver bajo las capas de pintura sin tocar el lienzo.

La astronomía observa a estas frecuencias desde emplazamientos altos y secos o desde la órbita, porque el vapor de agua atmosférico absorbe con fuerza la radiación de terahercios. El polvo frío y el gas molecular de las regiones de formación estelar radian aquí, y por eso se construyen observatorios a gran altitud en Chile y en el polo sur.

La investigación en comunicaciones ha empezado a entrar en la banda. Las tasas de datos crecen con el ancho de banda disponible, y hay mucho más sitio por encima de 100 gigahercios que por debajo, de modo que en el laboratorio se han demostrado enlaces inalámbricos que transportan centenares de gigabits por segundo a frecuencias que se acercan al terahercio. El obstáculo es que el vapor de agua absorbe con fuerza estas ondas, limitando un enlace a unos pocos centenares de metros con aire despejado y a mucho menos bajo lluvia. Eso confina la técnica a saltos cortos: conexiones entre antenas de azotea, enlaces dentro de un centro de datos, o el último tramo entre una farola y un edificio, y no algo parecido a una radiodifusión.

Un terahercio equivale a un billón de hercios, a 1000 gigahercios o a una longitud de onda de unos 0,3 milímetros.