من التردد إلى الطول الموجي: الحجم الذي يجب أن تكون عليه موجة الراديو
ما الذي يفعله هذا التحويل
يقسم هذا التحويل سرعة الضوء في الفراغ، وهي 299,792,458 متراً في الثانية، على التردد، فيعطي المسافة التي تقطعها الموجة في دورة واحدة. وهذه المسافة ليست تجريداً: فهي تحدد حجم الهوائي الذي سيشع الإشارة أو يستقبلها بكفاءة، ولهذا يمكن أن يحمل جهاز واي فاي هوائياً مطبوعاً على لوحة دارة بينما يبلغ برج بث مئات الأمتار.
لماذا يكون الناتج بالمليمترات غالباً
يتقلص الطول الموجي كلما ارتفع التردد، لذا تكون النواتج في أعلى الطيف الراديوي صغيرة. فإشارة على 2.4 غيغاهرتز طولها الموجي نحو 125 مليمتراً، وهو حجم مريح لهوائي صغير؛ وإشارة على 5.8 غيغاهرتز نحو 52 مليمتراً. وكتابة هذه بالأمتار تعطي صفرين أو ثلاثة بادئة، فيحجمها المحول إلى مليمترات، وإلى ميكرومترات في مدى التيراهرتز.
جدول تحويل التردد إلى الطول الموجي
ترددات راديوية شائعة مع الطول الموجي المقابل لكل منها، من نطاقات البث إلى وصلات الميكروويف.
| ميغاهرتز (MHz) | الطول الموجي (بالأمتار) |
|---|---|
| 1 | 299.8 m |
| 10 | 29.98 m |
| 100 | 2.998 m |
| 433 | 692.4 mm |
| 900 | 333.1 mm |
| 2400 | 124.9 mm |
| 5800 | 51.69 mm |
لماذا يتبع حجم الهوائي الطول الموجي
يعمل الهوائي بالاقتران بالمجال الكهربائي لموجة عابرة، ويكون هذا الاقتران أقوى عندما يقارب حجم الهوائي طولاً موجياً واحداً أو كسراً بسيطاً منه. فثنائي القطب نصف الموجي عند 100 ميغاهرتز نحو 1.5 متر، بينما التصميم نفسه عند 2.4 غيغاهرتز نحو 62 مليمتراً. وهذه العلاقة الواحدة تفسر معظم الفرق المرئي بين هوائيات الخدمات المختلفة.
التقريب الجدير بالحمل
لأن سرعة الضوء قريبة من 300 مليون متر في الثانية، فإن الطول الموجي بالأمتار يساوي تقريباً 300 مقسومة على التردد بالميغاهرتز. وعند 100 ميغاهرتز يعطي ذلك نحو 3 أمتار، وهو دقيق بما يكفي لفحص سريع لأي حساب يجريه المحول.
الأسئلة الشائعة
كيف أحوّل تردداً إلى طول موجي؟
اقسم سرعة الضوء، 299,792,458 متراً في الثانية، على التردد بالهرتز. فإشارة على 100 ميغاهرتز طولها الموجي نحو 2.9979 متر. ويجري المحول القسمة بالثابت الدقيق ويحجم الناتج.
ما الطول الموجي لـ 2.4 غيغاهرتز؟
نحو 124.9 مليمتراً. ولهذا تكون هوائيات الواي فاي صغيرة بما يكفي لطبعها على لوحة دارة: فعنصر ربع الموجة عند ذلك التردد طوله نحو 31 مليمتراً فقط.
لماذا يعني تردد أعلى طولاً موجياً أقصر؟
لأن الموجة تسير بسرعة ثابتة، فالإشارة التي تكمل دورات أكثر كل ثانية يجب أن تُدخل كل دورة في مسافة أقل. ومضاعفة التردد تنصف الطول الموجي، ولهذا تتحرك الكميتان دائماً في اتجاهين متعاكسين.
هل يستخدم المحول قيمة دقيقة لسرعة الضوء؟
نعم. فالمتر معرَّف بدلالة سرعة الضوء، لذا الثابت دقيق بالتعريف لا مقيس، ويحسب المحول بالقيمة الكاملة لا بقيمة مقرَّبة. وتقريبه يُدخل خطأ في آخر أرقام كل ناتج.
هل يتغير الطول الموجي داخل كبل أو مادة؟
نعم. في وسط غير الفراغ تسير الموجة أبطأ، فيقصر الطول الموجي بعامل سرعة المادة، وهو نحو الثلثين في كبل محوري نموذجي. ويحسب المحول الطول الموجي في الفراغ، وهو نقطة البداية لذلك التعديل.