Omrekenen van Megahertz naar Terahertz

Informatie over de Megahertz (MHz)

De megahertz is een frequentie-eenheid gelijk aan een miljoen hertz. Het symbool is MHz. Zij bestrijkt het deel van het radiospectrum dat het grootste deel van de omroep en van de communicatie over korte afstand draagt, en zij was twee decennia lang de eenheid waarin de snelheid van computers werd gemeten.

De FM-radio beslaat vrijwel overal 87,5 tot 108 megahertz, een band die na de Tweede Wereldoorlog werd gekozen omdat hij hoog genoeg lag voor de brede kanalen die frequentiemodulatie vraagt en laag genoeg om zenders en ontvangers goedkoop te bouwen. De aardse televisie nam de naburige banden, en de overgang van analoge naar digitale uitzending maakte grote delen ervan vrij voor mobiele telefonie.

De luchtvaartradio ligt net boven de FM-radio, van 118 tot 137 megahertz, en gebruikt amplitudemodulatie in plaats van de helderdere frequentiemodulatie. De keuze is opzettelijk: wanneer twee luchtvaartuigen tegelijk zenden geeft amplitudemodulatie een hoorbaar zweeftoongefluit dat iedereen op de overlapping wijst, terwijl frequentiemodulatie eenvoudig het sterkere signaal zou pakken en het zwakkere geruisloos zou verliezen.

Computerprocessors werden van eind jaren zeventig tot omstreeks 2000 in megahertz aangeduid. De oorspronkelijke IBM PC liep op 4,77 megahertz, en de megahertzrace die volgde eindigde toen de kloksnelheden vanwege de warmte bij bijna vier gigahertz bleven steken, waarna fabrikanten om het aantal kernen streden. Geheugenbussnelheden en beeldschermtimings worden nog vaak in megahertz opgegeven.

Medische echografie werkt tussen ongeveer 2 en 18 megahertz. Hogere frequenties geven fijnere resolutie maar dringen minder diep door, zodat een buikonderzoek een lagere frequentie gebruikt dan het onderzoek van een oppervlakkige structuur, en de bediener kiest de transducer daarnaar.

Radiofrequentie-identificatie, garagedeurafstandsbedieningen, draadloze microfoons, marifonie en amateurradio wonen alle in dit bereik. Evenzo de harmonischen waardoor slecht afgeschermde elektronica elkaar stoort, en daarom richt de wettelijke beproeving zich op emissies in de tientallen en honderdtallen megahertz.

De mobiele telefonie heeft de eenheid tot een geldkwestie gemaakt. Spectrum wordt geveild in blokken die in megahertz worden gemeten, en overheden hebben tientallen miljarden opgehaald met de banden bij 700, 800, 900, 1800 en 2600 megahertz. De natuurkunde bepaalt de waarde van elk: lagere frequenties reiken verder en dringen beter door gebouwen, dus de banden 700 en 800 dekken het platteland goedkoop, terwijl de hogere meer gegevens over kortere afstanden dragen en bij steden passen. De dekkingskaart van een aanbieder en zijn datasnelheden volgen dus uit welke megahertz hij wist te kopen, waarom deze veilingen even nauwlettend worden gevolgd als elke andere verkoop van staatsbezit.

Eén megahertz is gelijk aan een miljoen hertz, 1000 kilohertz of 0,001 gigahertz.

Informatie over de Terahertz (THz)

De terahertz is een frequentie-eenheid gelijk aan duizend miljard hertz. Het symbool is THz. Zij beslaat de kloof tussen de hoogste radiofrequenties en het laagste infrarode licht, een gebied dat het grootste deel van de twintigste eeuw zo moeilijk op te wekken of aan te tonen was dat het de terahertzkloof werd genoemd.

De moeilijkheid was praktisch en niet theoretisch. Elektronische oscillatoren raken boven enkele honderden gigahertz uitgeput omdat de ladingdragers niet snel genoeg reageren, terwijl optische bronnen zoals lasers onder het infrarood aan rendement verliezen. De band ertussen had aan geen van beide zijden een handige techniek en bleef decennialang het minst verkende deel van het elektromagnetisch spectrum.

Dat veranderde met ultrasnelle lasers en fotogeleidende antennes, die terahertzpulsen opwekken door een halfgeleider te belichten met een laserpuls van enkele femtoseconden. Terahertzspectroscopie in het tijdsdomein meet nu de respons van materialen over de hele band, en de techniek is een gangbaar gereedschap in de materiaalkunde geworden.

Veiligheidscontrole is de bekendste toepassing. Terahertzstraling gaat door kleding, papier, kunststof en keramiek maar wordt door metaal tegengehouden en door water opgenomen, en haar energie per foton is veel te laag om iets te ioniseren, zodat zij verborgen voorwerpen kan afbeelden zonder de risico's van röntgenstraling. Lichaamsscanners op luchthavens werken op dit beginsel.

De molecuulspectroscopie gebruikt de band omdat veel grote moleculen hier rotatie- en trillingstoestanden bezitten. Springstoffen en drugs vertonen kenmerkende terahertzsignaturen, en de techniek dient in de farmaceutische kwaliteitscontrole om kristalvormen te onderscheiden die andere methoden identiek maken. Kunstconservering past haar toe om onder verflagen te kijken zonder een doek aan te raken.

De sterrenkunde neemt bij deze frequenties waar vanaf hoge, droge plaatsen of vanuit een baan, omdat waterdamp in de atmosfeer terahertzstraling sterk opneemt. Koud stof en moleculair gas in stervormingsgebieden stralen hier, en daarom worden sterrenwachten op grote hoogte in Chili en op de zuidpool gebouwd.

Het communicatieonderzoek is de band beginnen binnen te dringen. Gegevenssnelheden groeien met de beschikbare bandbreedte, en boven 100 gigahertz is veel meer plaats dan eronder, dus laboratoria hebben draadloze verbindingen getoond die bij frequenties nabij één terahertz honderden gigabits per seconde dragen. Het beletsel is dat waterdamp deze golven sterk opslorpt, wat een verbinding bij heldere lucht tot enkele honderden meters beperkt en bij regen tot veel minder. Dat bindt de techniek aan korte sprongen: verbindingen tussen dakantennes, trajecten binnen een datacentrum, of het laatste stuk tussen een lantaarnpaal en een gebouw, en niets wat op een omroepuitzending lijkt.

Eén terahertz is gelijk aan duizend miljard hertz, 1000 gigahertz of een golflengte van ongeveer 0,3 millimeter.