为什么在频谱中向更高频率移动如此重要?

信息处理 频谱
2022-01-26 05:59:44

众所周知,频率越高,带宽越高。根据信道容量定理,信道容量随着带宽的增加而增加。

此外,能量与频率成正比(E=hf)。因此,如果频率增加,信号具有更高的能量并且可以传播很远。

其中哪一个更能证明我们需要更高的频率?为什么不是另一个?

2个回答

因此,如果频率增加,信号具有更高的能量并且可以传播很远。

不是真的,更多的是反过来:

在自由空间中使用无线电波传输信号时,大多数电信工程师使用 Friis 方程,该方程根据发射功率、发射器和接收器之间的距离 ( ) 和波长 ( ): 是发射机和接收机的天线增益。我们通过这个方程看到成正比(因为),这意味着频率越高,损失更高(并且^2更高!)。方程(Pr)(Pt)Rλ

PrPt=GtGr(λ4πR)2
GtGrPrPt1f2λ=cfE=hν与量子物理学更相关,在电信中没有实际用途。也许这意味着高频信号比低频信号“更有活力”,我真的不知道,也许其他人*可以更好地回答。

所以需要增加频率主要是由于:

  1. 当前使用频谱的饱和:如果您阅读国际和国家法规和标准,您会发现能够在 RF 频谱上发射非常昂贵,因为它实际上已经饱和,每个频率都保留用于特定应用(例如 GSM信号是我的国家在 200 KHz 宽的运河中以大约 900 Mhz 的频率传输)。仍然在我的国家,一家新的移动电话运营商不得不向政府支付数十亿欧元才能访问一些移动通信。乐队。增加频率将为每个人提供更多“空间”来传输无线电波。
  2. 提高数据速率,因为具有更高的载波频率还可以拓宽通信信道
  3. 小型化(更高的频率 = 更低的波长 = 更小的天线和系统)

*编辑 :

您基于光电(E = hv)效应对信号能量和频率关系的说法是不正确的。首先,波的物理性质与发展波的数学概念及其周期性信号的频谱表示无关。即使幅度平方 |x(t)|2 信号功率关系基本上是从物理学中的功率计算中采用的,但功率(和能量)被暗示为由经典物理学的波形执行的能量种类。

来自 Fat32 上面的评论

我想就这个问题与 5G 标准的相关性发表评论,在 5G 标准中,可用频谱的缺乏使得研究人员越来越多地考虑使用毫米波。这是一篇关于它的简单文章: http ://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/5g-mobile-cellular/millimetre-wave-links.php 这篇文章更完整:http:// spectrum.ieee.org/telecom/wireless/mmillimeter-waves-may-be-the-future-of-5g-phones请注意,这是从 2013 年开始的。目前有很多出版物在谈论这个话题,它正在创造甚至有点争议:D