Conversion de Kilohertz en Térahertz

Informations sur le Kilohertz (kHz)

Le kilohertz est une unité de fréquence valant 1000 hertz. Son symbole est kHz. Il couvre le haut de l’audition humaine et le bas du spectre radioélectrique, ce qui en fait le point de rencontre de deux techniques très différentes.

L’audio y habite. La limite supérieure de l’audition humaine avoisine 20 kilohertz chez une personne jeune, et les fréquences qui portent l’intelligibilité de la parole se rassemblent entre 1 et 4 kilohertz. L’audio numérique s’échantillonne à 44,1 kilohertz pour le disque compact et à 48 pour le travail vidéo, valeurs choisies parce que le théorème d’échantillonnage exige plus du double de la fréquence la plus haute à restituer, avec une marge pour le filtrage.

La radiodiffusion a commencé dans cette plage. Les grandes ondes vont de 148 à 283 kilohertz et les ondes moyennes, la bande AM, de 526 à 1606. Ces basses fréquences se propagent le long du sol et se réfléchissent la nuit sur l’ionosphère, ce qui leur donne des portées de centaines ou de milliers de kilomètres depuis un seul émetteur. Elles ont ainsi porté les premiers services nationaux de radiodiffusion et servent encore les radiophares maritimes et aéronautiques.

La communication avec les sous-marins emploie des fréquences plus basses encore, car l’eau de mer absorbe l’énergie radioélectrique et seuls les signaux de quelques kilohertz et moins pénètrent au-delà de quelques mètres. C’est pourquoi les émetteurs navals à très basse fréquence occupent des réseaux d’antennes immenses, et leurs débits sont en conséquence minuscules.

Les ultrasons de l’imagerie médicale se situent bien au-dessus de la bande audible, en mégahertz, mais le nettoyage ultrasonore industriel et les répulsifs pour animaux travaillent entre 20 et 80 kilohertz, juste au-dessus de ce que les gens entendent. Les chauves-souris pratiquent l’écholocation sur le même territoire, d’environ 20 à bien plus de 100 kilohertz.

Les ordinateurs anciens avaient des fréquences d’horloge en kilohertz. Le processeur de l’Apple II d’origine tournait à un peu plus d’un mégahertz, mais les premiers microprocesseurs et bien des microcontrôleurs fonctionnent encore à quelques centaines de kilohertz là où la faible consommation importe plus que la vitesse.

L’audio numérique a mis un nombre précis de cette plage dans l’usage courant. Le disque compact échantillonne à 44,1 kilohertz, choisi parce que le théorème d’échantillonnage exige plus du double de la fréquence la plus haute à reproduire, et que le double de 20 kilohertz laisse une marge au filtre qui supprime tout ce qui est au-dessus. L’enregistrement professionnel emploie couramment 48 kilohertz pour s’accorder à la vidéo, et 96 ou 192 pour le matriçage. La téléphonie se tient bien plus bas, échantillonnant à 8 kilohertz et coupant donc au-dessus d’environ 3,4, d’où le fait qu’une voix sur une ligne ordinaire perde la sifflante qui rend les lettres s et f faciles à distinguer.

Un kilohertz équivaut à 1000 hertz, à 0,001 mégahertz ou à un millionième de gigahertz.

Informations sur le Térahertz (THz)

Le térahertz est une unité de fréquence valant mille milliards de hertz. Son symbole est THz. Il occupe l’intervalle entre les fréquences radio les plus hautes et la lumière infrarouge la plus basse, région qui, pendant l’essentiel du XXe siècle, fut si difficile à produire ou à détecter qu’on l’appela le fossé térahertz.

La difficulté était pratique et non théorique. Les oscillateurs électroniques s’essoufflent au-delà de quelques centaines de gigahertz parce que les porteurs de charge ne répondent pas assez vite, tandis que les sources optiques telles que les lasers perdent leur rendement en dessous de l’infrarouge. La bande intermédiaire ne disposait d’aucune technique commode de part ni d’autre, et elle fut pendant des décennies la portion la moins explorée du spectre électromagnétique.

Cela a changé avec les lasers ultrarapides et les antennes photoconductrices, qui produisent des impulsions térahertz en éclairant un semi-conducteur avec une impulsion laser de quelques femtosecondes. La spectroscopie térahertz dans le domaine temporel mesure aujourd’hui la réponse des matériaux sur toute la bande, et la technique est devenue un outil courant en science des matériaux.

Le contrôle de sûreté est l’application la plus connue. Le rayonnement térahertz traverse les vêtements, le papier, le plastique et les céramiques mais est arrêté par le métal et absorbé par l’eau, et son énergie par photon est bien trop faible pour ioniser quoi que ce soit : il peut donc imager des objets dissimulés sans les risques des rayons X. Les scanners corporels des aéroports fonctionnent sur ce principe.

La spectroscopie moléculaire emploie la bande parce que bien des grosses molécules y possèdent des modes de rotation et de vibration. Les explosifs et les stupéfiants présentent des signatures térahertz caractéristiques, et la technique sert au contrôle qualité pharmaceutique pour distinguer des formes cristallines que d’autres méthodes rendent identiques. La conservation des œuvres d’art l’applique pour voir sous les couches de peinture sans toucher une toile.

L’astronomie observe à ces fréquences depuis des sites élevés et secs ou depuis l’orbite, car la vapeur d’eau atmosphérique absorbe fortement le rayonnement térahertz. La poussière froide et le gaz moléculaire des régions de formation stellaire rayonnent ici, d’où la construction d’observatoires en altitude au Chili et au pôle Sud.

La recherche en télécommunications a commencé à entrer dans la bande. Les débits croissent avec la largeur de bande disponible, et il y a bien plus de place au-dessus de 100 gigahertz qu’au-dessous : des laboratoires ont donc démontré des liaisons sans fil portant des centaines de gigabits par seconde à des fréquences approchant le térahertz. L’obstacle est que la vapeur d’eau absorbe fortement ces ondes, bornant une liaison à quelques centaines de mètres par air clair et à bien moins sous la pluie. Cela confine la technique à de courts sauts : liaisons entre antennes de toiture, liens à l’intérieur d’un centre de données, ou le dernier tronçon entre un candélabre et un immeuble, plutôt que quoi que ce soit ressemblant à une diffusion.

Un térahertz équivaut à mille milliards de hertz, à 1000 gigahertz ou à une longueur d’onde d’environ 0,3 millimètre.