为什么所有的无线频率都是2.4GHZ

2012-12-26 15:25:26 34 2798 2


我们的生活中到处都充满了2.4GHz。你的路由器、无绳电话、蓝牙耳机、无线摄像头、无线门铃等的无线设备都是应用2.4GHz赫兹,但为什么他们没有用其他的频率?答案其实就在你的厨房里。

我们到底在说什么?   
    在我们具体解释前,我们先从我们日常的生活环境说起。在办公室,你的家里,或者在一家咖啡店里面,到处都充满了电波。除此之外,电台广播,电视信号,以及手机的信号都是通过各种各样的电波来承载信号。所以说我们所处的环境,不管你是想还是不想,你都无时无刻在接触着这些电波。当然大部分的这些电波是通过加密的手段承载着包括声音,数据,图像等不同的信息。也许也包括了你真正看这篇文章的信息。

    回到你的个人环境中:你的家里,也是充满着类似的电波发射器,例如你的无线路由器,无绳电话,无线门铃。任何无线的设备都会发射着类似的电波。

    这里我们拿无绳电话做例子,在你购买它的时候,你一定很好奇为什么无绳电话的包装上也贴着2.4GHz的广告语,对于非技术宅的买家来说,这个数字代表了两个意思:A 什么都不是,不知道其代表什么意思。B 某些意思,但通常都是错误的理解(可能会有顾客说:2.4GHz,那不是比我家电脑的CPU都快,好厉害!)。

    其实这个数字的真实含义是:广播的频率,或者是说无绳电话机座发射到电话端的广播的频率。这个数字的单位,我们叫做赫兹,赫兹的意思就是在一秒内模样事件发生的次数。在无线领域,赫兹就代表了波长的震动次数。在电脑中,赫兹代表了CPU处理指令的次数。对于电视,赫兹代表了电视屏幕刷新的次数。对于我,我现在正在电脑屏幕前打字,赫兹可以代表我敲键盘的速度。1赫兹的话,就是我1秒只敲了一次键盘,好慢的速度!

    那么问题现在就出来了,为什么那么多的无线设备都是在2.4GHz的范围内运行,不是高一点,也不是低一点,或者是其他值呢?看起来,这个频率好像是受某种东西控制,或者说好像是被监管的。

    如果参阅一下FCC(美国联邦通信委员会)的规定,我们就可以找到答案。2.4GHz是被定义在工业,科学和医用频段,而工业、科学、医用频段我们简称为ISM。一般来说世界各国均保留了一些无线频段,以用于工业,科学研究,和微波医疗方面的应用。应用这些频段无需许可证,只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W),并且不要对其它频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928 MHz、2400-2484.5 MHz及5725-5850 MHz,而在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信。而2.4GHz为各国共同的ISM频段。

    目前的ISM规定是1985年制定的,而我们目前经常使用到的无绳电话,无线路由器等都是在这之后推出市场的。这些所有的设备都需要无线频段,从成本的考虑当然是选择无需许可证即可使用的频段。


为什么都是2.4?   
    如前面所说,ISM在不同国家有不同的规定,例如美国的为:902-928 MHz、2400-2484.5 MHz及5725-5850 MHz,那为什么我们的无线什么单单选择2.4这个无需许可证的频段呢?

    说这个之前还要和大家简单说一下高频和低频对无线传输的影响。简单来说,高频信号的穿透力会明显减弱(什么是穿透力?就是我们经常看到的无线路由器的窗墙功能),低频信号穿透力是强了,但是需要比较大的天线才可以满足我们的日常需求。所以在穿透力和天线这两个考虑因素下,选择为2.4GHz。

    当然除了上面的因素外,也需要考虑到每个国家不同的ISM规定,例如我国就规定无线路由设备的无需许可证的频段为2.4GHz,其他的频段都是需要审批的。

    那么也许你现在要问,这个2.4为什么会被不同的国家接受为无需许可证的频段呢?解释这个问题,我们就要进入你的厨房,问问你的微波炉了(没有微波炉,OK,也是我家也没有,弄出来的东西实在不敢恭维)。
微波炉的原理我们这里就不说了,简单一句胡就是特定的材质对于频率的反应不一样,食物中的水和脂肪对于微波的频率反应大,而作为外壳的金属又可以有效的阻隔微波,所以里面的食物熟了,但是外面的人没事。微波炉叫这个名字,当然和波段有关系,有波段就有频率。微波炉刚发明的时候,其频率主要为915MHz,5.8GHz,和24GHz。这里又回到我们刚才说的高频,低频问题了,低频穿透性好,但是发射设备要很大,如果用915MHz的话,微波炉的体积会非常大,那么用5.8或者24的话,其体积是小了,但是穿透性又下去了,另外发射该频率的设备造价也高。为了平衡效率和成本,2.45GHz被认为是最好的一个频段,故微波炉就普遍用这个频段了。

    说完微波炉,我们现在再次回到FCC制定无需许可证频段的时候来。在FCC制定标准的时候,他们要考虑非常多的事情,首先他们要考虑已经被使用的频段,例如电视广播,电台广播,这些当然是不可用的。FCC在考虑是否有这样的频段,1 已经被大量使用,这样的话不论技术还是成本都会非常合理。2 是没有被分配使用的。是否有符合这两个条件的频段呢?他们注意到了微波炉,微波炉在1947年就有了,无论技术还是成本因素都非常成熟,另外这个频段也没有被用来作为广播用途,好吧就这个频段了。为了减少与微波炉的干扰,最终的频段定义为2400 至2483.5Mhz。

    那么这个2.4GHz的频段是否过于拥挤呢?答案是肯定的,但为了减少这个频段间的互相干扰,不同的厂商在生产无线设备的时候都想法设法的来减少这种外部影响,但减少归减少,并无法完全做到互不干涉。这也是我们经常看到的,无线路由器不要放到微波炉旁边,因为他们的频段基本一致。

    说道这里我想大家了解了为什么无线设备都是用2.4GHz了吧,其实就是一句话,2.4GHz是ISM规定的无需许可证的频段,并且为各国通用。而制定这个2.4GHz的原因就在于微波炉。

关于作者

评论34次

要评论?请先  登录  或  注册