Conversión de Terahercios a Gigahercios

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.

Información sobre el Gigahercio (GHz)

El gigahercio es una unidad de frecuencia igual a mil millones de hercios. Su símbolo es GHz. Es el intervalo de la comunicación inalámbrica moderna y del reloj interno de todo ordenador actual, y casi nada de lo que hay en él era de uso cotidiano antes de los años noventa.

El wifi ocupa dos bandas principales, en 2,4 y 5 gigahercios, con una banda más nueva cerca de 6. La banda de 2,4 está congestionada porque es de uso libre casi en todas partes y se comparte con el Bluetooth, los teléfonos inalámbricos y los hornos de microondas, que trabajan a 2,45 gigahercios porque allí las moléculas de agua absorben energía con eficacia. La banda de 5 ofrece más canales y velocidades mayores, pero las paredes la absorben con más fuerza, así que cubre una zona menor.

La telefonía móvil abarca todo el intervalo. Las generaciones anteriores usaron bandas por debajo de 1 gigahercio por su largo alcance dentro de los edificios y por el campo, mientras que las asignaciones más nuevas en 1,8, 2,6 y 3,5 gigahercios transportan más datos a distancias más cortas. Cuanto más alta es una frecuencia, más ancho de banda hay disponible y menos penetra, y cada generación de red es una negociación entre esos dos hechos.

Las velocidades de reloj de los ordenadores entraron en los gigahercios en torno al año 2000 y se estancaron cerca de cuatro pocos años después. El límite es térmico: la disipación de potencia crece bruscamente con la frecuencia, y por encima de unos cuatro gigahercios un procesador de silicio convencional no puede evacuar el calor. Las mejoras de rendimiento desde entonces han venido de añadir núcleos, ensanchar la emisión de instrucciones y mejorar las jerarquías de memoria, y no de subir el reloj.

Los enlaces por satélite, el radar y la radioastronomía trabajan todos aquí. El radar meteorológico funciona por lo general entre 2,7 y 5,6 gigahercios, el radar del control aéreo en bandas parecidas, y la radiación de fondo de microondas que llena el universo alcanza su máximo cerca de 160 gigahercios, muy por encima del intervalo de la comunicación terrestre.

Los sistemas de ondas milimétricas a 24 gigahercios y más se usan en el radar anticolisión de los automóviles y en las bandas de mayor capacidad de las redes móviles. Sus longitudes de onda muy cortas permiten antenas pequeñas y velocidades de datos enormes, pero casi cualquier cosa las bloquea, incluidas la lluvia y la vegetación.

Un gigahercio equivale a mil millones de hercios, a 1000 megahercios o a 0,001 terahercios.