نوشته‌ها

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج : پهناي باند و طيف دو اصطلاح رايج در زمينه مخابرات و شبکه هستند. تفاوت اصلي بين پهناي باند و طيف در اين است که پهناي باند نشان دهنده حداکثر نرخ تبادل داده در يک بازه زماني مشخص است، در حالي که طيف مجموعه‌اي از امواج با فرکانس‌هاي مشخص است که به ترتيب مرتب شده است.

پهناي باند (Bandwidth):

پهناي باند به حداکثر ميزان داده‌اي اشاره دارد که يک وسيله مي‌تواند در يک واحد زماني منتقل کند. هر چه پهناي باند بيشتر باشد داده‌هاي بيشتري را مي‌توان ارسال کرد. روش ديگر براي توضيح پهناي باند به محدوده‌اي از سيگنال بين بالاترين (حداکثر) و پايين‌ترين (حداقل) فرکانسي گفته مي‌شود که يک سيگنال مي‌تواند داشته باشد. پهناي باند مشخص كننده گستره فركانس هايي است كه به يك سيگنال يا به يك كانال مخابراتي ، تخصيص يافته است و اين پهنا معمولا بر حسب واحد هرتز بيان مي شود. در واقع اين كميت مبين ظرفيت رسانه، دستگاه يا سيستم مورد نظر در هدايت امواج الكترومغناطيس است.

فرکانس (f) تعداد نوساناتي است که در يک سيگنال در هر ثانيه اتفاق مي‌افتد. واحد اندازه گيري فرکانس هرتز (Hz) است. دوره يا پريود نيز مدت زماني است که طول مي‌کشد تا يک نوسان کامل شود (T= 1/f). اگر حداکثر فرکانس را (fmax) و حداقل فرکانس را (fmin) در نظر بگيريم، فرمول محاسبه پهناي باند به شکل زير خواهد بود. در اينجا B نمايانگر Bandwidth يا پهناي باند است:
B = [f(max) – f(min)] bits/sec

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

طيف (Spectrum):

يکي از معروفترين طيف‌ها، طيف الکترومغناطيسي است که شامل تمام امواج الکترومغناطيسي (EM) مي‌شود. بنابراين، ارتعاش بين يک ميدان الکتريکي و يک ميدان مغناطيسي مي‌تواند يک موج الکترومغناطيسي يا موج EM ايجاد کند. علاوه بر اين، طيف الکترومغناطيسي حاصل مجموعه‌اي از تمام امواج الکترومغناطيسي پس از مرتب کردن آنها بر اساس طول موج و يا فرکانس آنها است.

طيف الکترومغناطيسي شامل بسياري از امواج مانند امواج راديويي، مايکروويو، پرتوهاي مادون قرمز، نور مرئي، پرتوهاي ماوراي بنفش، اشعه ايکس، اشعه گاما و غيره است. موج راديويي داراي طول موج بالاتر و فرکانس پايين‌تر است.

تفاوت بين پهناي باند و طيف:

پهناي باند نشان دهنده حداکثر نرخ تبادل داده در يک بازه زماني مشخص است در حالي که طيف مجموعه‌اي از امواج با فرکانس‌هاي مشخص است که به ترتيب مرتب شده است.
از پهناي باند براي کمک به اندازه گيري مقدار داده‌اي که يک وسيله مي‌تواند در يک واحد زماني منتقل کند استفاده مي‌شود. در الکترومغناطيس، طيف کمک مي‌کند تا طول موج و فرکانس امواج الکترومغناطيسي شناسايي شوند.
واحد اندازه گيري پهناي باند بيت در ثانيه (bits/sec) است و طيف واحد اندازه گيري ندارد.

رابطه فركانس وطول موج

رابطه اي ميان فركانس سيگنال راديويي و طول موج آن وجود دارد. چون امواج راديويي در فضا تقريبا با سرعت نور حركت مي كنند، مسافت طي شده توسط امواج راديويي در يك سيكل كامل، با فركانس موج نسبت عكس دارد. از اين رو فركانس هاي بالاتر:

1) نسبت به فركانس هاي بالاتر داراي طول موج كوتاه تري هستند.

2) داراي تضعيف يا اتلاف انرژي بيشتري هستند.

3) f(فركانس)= 1/T و بر حسب سيكل بر ثانيه بيان مي شود.

4) پريود زماني T، مدت زماني است كه يك موج، 360 درجه يا يك سيكل كامل را طي كند.

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

تفاوت بین پهنای باند و طیف ، رابطه فركانس وطول موج

مشخصات انتشار امواج راديويي:

سيگنال هاي راديويي، بسته به طول موج آنها داراي مشخصات انتشار متفاوتي هستند. هر چه فركانس بالاتر باشد، سيگنال مسافت كوتاه تري را طي خواهد كرد و تضعيف فركانس زودتر رخ مي دهد.

فركانس هاي پايين تر با طول موج هاي بلند تر، تمايل دارند كه انحناي كره زمين را تعقيب كنند. به اين نوع سيگنال ها، امواج زميني[1][1] اطلاق مي شود. به اين ترتيب مي توان فهميد كه چرا باندهايي با فركانس هاي خيلي پايين [2][2](VLF) و يا فركانس هاي پايين [3][3](LF) به خصوص براي ارسال غير محلي و ناوبري دور برد[4][4] مناسب هستند.

سيگنال هاي با فركانس كمتر از 30 مگاهرتز، به خصوص آنهايي كه در باند فركانس هاي متوسط[5][5](MF) قرار دارند، به طرف آسمان انتشار مي يابند ولي بخشي از انرژي آنها به سمت پايين منعكس شده و از اين رو سبب پرش مي شوند. اين امواج ، امواج آسماني[6][6] نام دارند. اين ويژگي پرشي، امكان ارتباط دور برد را مي دهد اما چندان قابل اعتماد نمي باشد. با تغيير شرايط جوي، سطحي كه سيگنال پرشي را دريافت مي دارد نيز تغيير مي كند.

در باند فركانسي VHF يا بالاتر، سيگنال هاي راديويي منحرف نمي شوند و آنهايي كه به سمت آسمان انتشار يافته اند، منعكس نمي گردند. به اين امواج، امواج فضايي[7][7] مي گويند. اين فركانس ها براي ارتباط برد كوتاه مناسب هستند. اگر قرار باشد از آنها براي ارتباط در فواصل بيش از 64 كيلومتر(40mil) استفاده شود، لازم است كه از ماهواره براي ارسال مجدد سيگنال ها از آسمان به سمت زمين بهره گيري شود. هر چه فركانس بالاتر رود، اين فاصله كمتر مي شود. حدود 50 كيلومتر(35mil) در فركانس 6 گيگا هرتز و 8 كيلومتر(5 mil) در فركانس 38 گيگا هرتز.

گسترده فركانس:

1 hertz (Hz)= 1 cycle/sec

1 kilohertz (KHz)= 1000 Hz

1 megahertz (MHz)= 1000000(106) Hz

1 gigahertz (GHz)= 1000000000(109) Hz

1 terahertz (THz)= 1000000000000(1012) Hz

1 megaterahertz (MTHz) = 1000000000000000000(1018) Hz

طول موج و فرکانس امواج راديويي

فاصله ابتدا تا انتهاي يک موج را، طول موج مي گويند.

و هر چه تعداد موج ها در يک ثانيه (فرکانس موج) بيشتر باشد طول موج کوچکتر مي شود.

قراردادهاي متريک براي واحد فرکانس (هرتز) به صورت زير مي باشد:

kilohertz (kHz): 1,000 hertz

megahertz (MHz): 1,000,000 hertz

gigahertz (GHz): 1,000,000,000 hertz

terahertz (THz): 1,000,000,000,000 hertz

رابطه ي بين فرکانس و طول موج به شکل زير مي باشد:

wavelength = 300,000,000 / frequency

با استفاده از رابطه فوق طول موج بر حسب متر به دست مي آيد. به عنوان مثال :

1 kHz = 300 kilometers

3 kHz = 100 kilometers

10 kHz = 30 kilometers

30 kHz = 10 kilometers

100 kHz = 3 kilometers

300 kHz = 1 kilometer

1 MHz = 300 meters

3 MHz = 100 meters

10 MHz = 30 meters

30 MHz = 10 meters

100 MHz = 3 meters

300 MHz = 1 meter

1 GHz = 300 millimeters = 30 centimeters

3 GHz = 100 millimeters = 10 centimeters

10 GHz = 30 millimeters = ? centimeters

30 GHz = 10 millimeters = ? centimeter

100 GHz = 3 millimeters

300 GHz = 1 millimeter