فرکانس، طول موج و محدوده فرکانسی چیست؟

تعریف و مفهوم فرکانس :

فرکانس ، اندازه گیری تعداد تکرار اتفاقی در واحد زمان است. برای محاسبه فرکانس در یک بازه زمانی ثابت و مشخص، تعداد دفعات وقوع یک حادثه در آن بازه شمرده و سپس این تعداد را بر طول بازه زمانی تقسیم می شود. به زبان ساده، فرکانس یعنی تعداد چرخه در ثانیه و یا تعداد تکرار یک کار تکراری در واحد زمان است. (واحد زمان را معمولا ثانیه در نظر می گیرند).

واحد اندازه گیری فرکانس :

فرکانس با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود که بر گرفته از نام فیزیک دان آلمانی یعنی " هاینریش رودولف هرتز " می باشد. واحدهای دیگر برای اندازه گیری فرکانس نیز وجود دارد، از قبیل : دور بر دقیقه (rpm) و نیز سیکل بر ثانیه .

مفهوم فرکانس چیست ؟

برخی عبارات در مباحث مختلف، معنای متفاوتی دارند؛ فرکانس نیز از آن دسته عبارات می باشد.
به طور مثال اگر شما بتوانید در یک ثانیه ۱۰ بار دست هایتان را به هم بزنید، فرکانس شما در این مبحث ۱۰ هرتز می شود. مثال دیگر، وقتی گفته می شود نرخ بازسازی صفحه در مانیتور شما ۶۰ هرتز است ، این بدان معناست که در هر ثانیه ۶۰ بار کل صفحه مانیتور شما، پیکسل به پیکسل، و از بالا به پائین، با رنگ جدید جایگزین می شود. طبیعتا ۶۰ بار در ثانیه آنقدر سریع است که چشم شما احساس نمی کند و شما فکر می کنید که دائما یک صحنه ثابت را می بینید، در حالی که این صحنه حداقل ۶۰ بار در هر ثانیه دوباره بازسازی می شود. هر چه این عدد بیشتر باشد، چشم شما کمتر چشمک زدن های مانیتور را احساس می کند در نتیجه چشم شما کمتر خسته می شود.

 

انواع فرکانس در فناوری RFID :

به طور کلی امواج رادیویی دارای سه ویژگی می باشند :

* فرکانس
* طول موج
* قدرت

تعریق و مفهوم فرکانس و طول موجفرکانس و طول موج :

امواج رادیویی متزلزل و قابل نوسان می باشند و این بدان معناست که مکررا افزایش می یابند و به نقطه ارتعاش و نوسان می رسند که در اصطلاح به آن " پیک " می گوئیم و دوباره به حداقل و پائین ترین حد خود می رسند که در اصطلاح فیزیک آن را " فید " یا " کاهش فرکانس " می نامیم؛ پس به طور مکرر این افزایش و کاهش فرکانس در این امواج پدید می آیند.

یک حرکت از اولین پیک به سمت دومین پیک، یک " دوره " یا " سیکل " نامیده می شود، در اینجا باید عنوان کنیم که واژه فرکانس و آنچه که فرکانس نامیده می شود دقیقا اشاره به میزان نوسان موج دارد. در حقیقت تعداد سیکل هایی که در یک ثانیه صورت می گیرند. همانطور که در بالا گفته شد، فرکانس با واحدی به نام " هرتز " اندازه گیری می شود، هر هرتز شامل یک سیکل در هر ثانیه می باشد، پس یک موج رادیویی 960 مگاهرتز، در هر ثانیه، چیزی حدود 960 میلیون سیکل نوسان پیدا می کند. فاصله بین دو پیک متوالی " طول موج انرژی " نامیده می شود.

 

پنج فرکانس برای انواع سیستم های ردیاب در دنیا در نظر گرفته شده است. سیستم ها در هر رده فرکانس، دارای توانایی های مختلفی می باشند و می توانند سیگنال ها را در فاصله خاصی دریافت و از مواد و اجسام کدر از قبیل فلزات، سدیم، گرافیت و مایعات عبور دهند. این نکته باید در نظر گرفته شود که تفاوت های تکنیکی خاصی در سیستم هایی که به نوعی با فرکانس در ارتباط می باشند وجود دارد.

1) سیستم های فرکانس پائین ( LF )

به طور کلی فرکانس پائین بین 9 تا 135 کیلوهرتز می باشد که این میزان با طول موج رابطه نسبی دارد و از طرفی طیف وسیعی از امواج رادیویی استفاده می شود.
از نمونه های بارزی که می توان نامبرد : سیستم هواپیمایی، ردیاب زیر دریایی، سیستم های زمان سنج و سرویس های رادیویی نظامی و ارتشی.
به طور کلی در این سیستم ها میزان خوانش بسیار آهسته و کند می باشد که البته این مورد به هیچ عنوان مشکلی در ارتباط با عملکرد کل مجموعه ایجاد نمی کند. آنتن ( موج گیر ) این سیستم، با موج های بلند و بزرگ و تقریبا گران کار می کند، تگ های فرکانس پائین در فاصله ای در حدود 50 سانتی متر قابل خواندن می باشند، از طرفی تگ های فرکانس پائین، قابل ذخیره با 60 کارکتر می باشند که به راحتی در اجسام و مواد کدر نفوذ می کنند.

2) سیستم های فرکانس بالا ( HF )

به طور کلی فرکانس های بالا در سرتاسر جهان از فرکانسی در حدود 15.567 – 13.553 مگاهرتز استفاده می کنند و موج های 13.56 تقریبا طولی معادل 22 متر می باشند. این تگ ها بسیار کم هزینه تر از تگ های با فرکانس پائین می باشند و تکنولوژی مرتبط با آنها پویا و کاملا تکامل یافته است.
در فرکانس های بالا ، برای سیستم های ردیاب بیشتر از تبادل محیط مغناطیسی امواج رادیویی استفاده می کنیم. سیستم های فرکانس بالا بیشتر در کارت های هوشمند، سیستم های کنترلی تردد، کتابخانه ها و... مورد استفاده قرار می گیرند.

3) سیستم های باند رادیویی غیر حرفه ای

به طورکلی فرکانس در حدود 440-430 مگاهرتز برای این مورد در سرتاسر دنیا در نظر گرفته شده است. " هام " یک اپراتور رادیو است که در این فرکانس برای ارتباط صدا و اطلاعات استفاده می کند. به طور کلی باند غیرحرفه ای از طول موجی در حدود یک متر استفاده می کند. دوم اینکه قدرت مورد نیاز برای یک باند غیرحرفه ای در یک سیستم فعال در حدود یک میلی وات برای 100 متر ارتباطی می باشد و این در حالی است که یک سیستم UHF چیزی حدود 100 میلی وات یا بیشتر نیازمند است. نکته ی دیگری که در این مورد قابل ذکر است اینست که فرکانس مورد نیاز برای این سیستم های باند غیرحرفه ای در بیشتر کشورهای صنعتی قابل دسترسی می باشد. در حال حاضر در ایالت متحده بیش از 10 سال است که در سازمان دفاع این کشور از این سیستم استفاده ی بهینه صورت می پذیرد.

4) سیستم های فرکانس های بالای الترا ( UHF )

این سیستم های UHF از فرکانس هایی در حدود 930-860 مگاهرتز استفاده می کنند. این فرکانس با طول موجی در حدود 33 سانتی متر مطابقت دارد که همین طول موج و فرکانس در بخش علمی-پزشکی نیز مورد استفاده قرار می گیرد، البته شایان ذکر است که دیگر موارد ISM که همان بخش علمی-پزشکی است، تقریبا چیزی در حدود 2.45 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز خواهد بود. تگ ها و قرائتگرها تحت نظارت و کنترل EPC جهانی هستند. تگ های UHF نیز در محدود فاصله ای حدود 4 تا 5 متری قابل خواندن می باشند.

5) سیستم های مایکروویو (Microwave )

این سیستم ها از فرکانسی در حدود 2.45 گیگاهرتز استفاده می نمایند، فرکانس مورد استفاده در این سیستم دقیقا همانند فرکانسی است که در تلفن های باطری دار یا حتی دیگر تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین قابل ذکر است که فرکانس 2.45 گیگاهرتز، فرکانسی است که در آن آب به جوش می آید و به همین دلیل در مایکروفر مورد استفاده قرار می گیرد و این بدان معناست که پتانسیلی برای مداخله بین این وسائل و سیستم ردیاب وجود دارد.
میزان خواندن تگ ها در مایکروویو بسیار سریعتر از UHF می باشد و همین امر باعث شده تا تاثیرپذیری آنها در مواد و اجسام کدر بیشتر از UHF باشد. فرکانس های مایکروویو معمولا با تگ های فعال ( Active ) استفاده می شود و ظرفیتی بالغ بر 16000 کاراکتر را در اختیار ما قرار می دهند و میزان خواندن آن چیزی در حدود 10 متر برای تگ غیرفعال و حدود 100 متر بر تگ های فعال در نظر گرفته شده است. به طور قطع مایکروویو و تگ های آن اغلب در مجموعه ابزارهای الکترونیکی و برای موقعیت های زمانی خاص استفاده می شوند.