兆赫兹单位(1赫兹等于多少mhz)

当你打开自己的手机WiFi,你可能会发现5GHz赫然写着。不收钱的5G时代不是已经到来了吗?不明真相的同学可能就像下面这位MM:“什么什么?2.4G和5G?我现

当你打开自己的手机WiFi,你可能会发现5GHz赫然写着。不收钱的5G时代不是已经到来了吗?不明真相的同学可能就像下面这位MM:“什么什么?2.4G和5G?我现在用的是4G!5G还没商用吗?”

兆赫兹单位(1赫兹等于多少mhz)插图

其实我们常说的4G和5G的G是英文单词generation的第一个字母,指的是第一代移动通信技术,而5GHz WiFi,既不是通常的流量,也与generation无关,指的是这个WiFi的信号频率。再比如,玩过收音机的朋友都很熟悉“FM86.4MHz”之类的词。86.4MHz是指您收听的电台所使用的无线电频率。

那么交流频率是多少呢?为什么光纤能提供这么快的网速,无线信号却不能?

兆赫兹单位(1赫兹等于多少mhz)插图(1)

我们生活中微波炉里的微波、手机信号、光线甚至医院x光都是电磁波。他们唯一的区别就在于频率不同。空之间电磁波的传播情况如上图所示。电磁场周期性地变化。暂且称一个周期的波形为一个单位。电磁场的移动速度是光速,频率是一秒钟内通过的单位数。与频率有关的物理量是波长,即电磁波一个周期的长度。很明显,光速=频率×波长。因为光速是一定的,波长越长,一秒钟能通过的单位就越少。

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频率越高(一秒内通过的单位越多),电磁波携带的能量越高,穿透力越强。例如,X射线的频率约为30 PHZ(3后面的16个零)到30 EHZ(3后面的19个零)——再次说明,1Hz的含义是它在一秒钟内穿过一个单位;低频电磁波有很好的绕过障碍物继续传播的能力。比如以前的广播信号,隔着山河来到你的电台。86.4MHz(兆赫)是您收听的广播电台使用的无线电频率。

FM是什么意思?事实上,就像单个音符写不出一首歌一样,单一频率的电磁波也无法传达信息。就像上面的gif一样,你可以看到它单调的流动,心里没有一丝波动。如果你想传达信息,你必须交替改变频率,就像音乐的音符在交替变化一样。一听就知道是哪首歌了。这是调制技术。

兆赫兹单位(1赫兹等于多少mhz)插图(3)

简单来说,如果一个男生想在课堂上表达对一个女生的爱,他的心情就是他想传递的信息。他不能在课堂上说话,也不能把自己的心交给别人。女生唯一能看到的就是男生的脸。这个时候,男生不能面无表情(相当于单频)。他必须在脸上调制情绪,做鬼脸,眉目传情(相当于频率的变化),发。

我们来看看手机是怎么做到的:男生在微信上给女同学发了一条“我爱你”的信息。由于计算机只能用二进制表示信息,所以给每个汉字分配一个唯一的二进制码,比如GB2312,把“我爱你”翻译成“11001101010101101101101100000000001110”这是什么意思?也就是说,你的手机内部会产生一串电流。“1”表示有电流,“0”表示没有电流。例如,信号串“01011010”的波形如下:

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然后把这串类似密码的波形调制到你手机发出的电磁波上(就是之前手机显示的5GHz电磁波,5后面跟着9个零),比如这样(可以有不同的调制方式,只要双方同意,用同一种方式调制解调就行,比如FM):

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基站将其转换成更高频率的电磁波后,通常是200THz(也就是2后面的14个零),通过光纤传输到对方附近的基站,然后基站将5GHz的电磁波发送到对方手机,然后手机恢复这串0101序列,翻译成“我爱你”,这样这三个字就显示在对方手机上。

因此,为了传递信息,频率必须发生变化。电磁波在一个频率范围内变化,这个频率范围就是频带。目前WiFi使用的主要频段有两个,分别是2.4GHz和5GHz。以2.4GHz为例,频率范围为2.4-2.4835GHz,共占用83.5MHz的频率资源(因为生活中电磁波太多,为了互不影响,尽量使用不同的频率,所以频率是宝贵的资源,有些频段未经授权不能随便使用)。这个83.5MHz称为带宽,即频段跨越的宽度。

想必大家脑子里都有一个疑问:平时上网的时候,运营商告诉我的带宽不就是这个东西吗?你在说什么?10M和100M的带宽意味着最快的下载速度。别担心,其实是一回事。因为奈奎斯特定律告诉我们,通信系统传输信息的极限速度等于系统带宽的两倍。也就是说,刚刚2.4GHz频段的带宽是83.5MHz,所以其数据传输的限速是167Mbps。注意这是理论极限速度,实际设备很难达到这么高的速度。所以如果你家用的是2.4GHz频段的WiFi,一般来说最高带宽是100M M,如果运营商告诉你可以超过167M,那肯定是忽悠你!

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数据来源于中科院物理所数据来自中国科学院物理研究所。

现在你知道为什么频率是一种宝贵的资源了吧?一定带宽的频段只能支持这么大的速率,所以现在通信系统的频率越来越高,更容易获得大的带宽。比如5GHz的频段,其实在4.910 GHz到5.875 GHz的频段,总带宽超过900 M,优势很明显!至于之前说的光纤,频率那么高,可想而知,能传输的带宽比WiFi高很多倍。目前单根光纤最高速率57.6Tbps,足以支持全国各地的人同时用这根光纤打电话。要知道一根光纤的直径只有不到10微米粗!

综上所述,WiFi中的5G是指5GHz左右的信号频率(当然只有802.11ac协议才是真正的5GHz WiFi),而3G是第三代移动通信技术,使用1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz频段,4G使用1880-1900MHz,2320-2370MHz。今天的5G使用450MHz-6GHz频段和24.25-52.6GHz频段,远远大于以前无线通信的频段。当然,5G将提供前所未有的带宽。当然,凡事有利有弊。我之前说过,电磁波频率越高,无线电越没有能力绕过障碍物,传播到很远的地方。所以5G时代的到来,意味着需要更多的基站来中继信号,因为你手机的5G信号已经无法传输很远了。

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