Warum 2,4 GHz Band?

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Bluetooth, WiFi, Zigbee, Fernbedienungen, Wecker, schnurlose Telefone etc ..

Warum alle diese Protokolle, Geräte usw. das 2,4-GHz-Band anstelle von 3,14 GHz verwenden. Was ist das Besondere daran?

— cbr
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Wir können der Liste der 2,4-GHz-Geräte auch Mikrowellenöfen hinzufügen .

— Nick Alexeev

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Weil es schwierig ist, eine stabile Schwingung bei genau π GHz zu erhalten?

— ein Lebenslauf vom

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@ MichaelKjörling Für π GHz einen Zirkulator verwenden! ;)

— Phil

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@ NickAlexeev - Interessanterweise sind Mikrowellenherde anscheinend einer der ursprünglichen Gründe, warum 2,45 GHz zu einem ISM-Band gemacht wurden. (S. 466)

— Compro01

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2,4 GHz ist eines der industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen (ISM) Funkbänder . ISM-Bänder sind nicht lizenziert. Dies erleichtert die Zertifizierung der Geräte bei der FCC (oder ihren Kollegen in anderen Ländern).

Was ist das Besondere an 2,4 GHz? Es gibt ungefähr ein Dutzend ISM-Bands. Einige haben eine höhere Frequenz, andere eine niedrigere Frequenz. Nicht alle ISM-Bands sind international. Aber 2,4 GHz ist eine internationale Band.

aktualisieren:

Mikrowellenöfen arbeiten auch mit 2,4 GHz, was kein Zufall ist.
Kurzversion im Q & A-Format:

F: Warum funktioniert so viel drahtlose Kommunikation im 2,4-GHz-Band?
A: Weil es eine ISM-Band ist, nicht lizenziert und international.

F: Warum ist 2,4 GHz ein nicht lizenziertes Band?
A: FCC hat dieses Band ursprünglich für Mikrowellenherde (Herde, Öfen) reserviert. Infolgedessen wird dieses Band von Anfang an durch die Mikrowellen verschmutzt.

F: Warum 2,4 GHz für Mikrowellenherde? Mikrowellenöfen können mit nahezu jeder Frequenz zwischen 1 und 20 GHz betrieben werden. Es gibt nichts Besonderes (wie Resonanz), wenn es um die Absorption von Mikrowellen durch Wasser bei 2,4 GHz geht (siehe auch hier ).

A: Die Frequenzauswahl basierte auf einer Kombination aus empirischen Messungen der Wärmedurchdringung für verschiedene Lebensmittel, Entwurfsüberlegungen für die Größe des Magnetrons und Frequenzüberlegungen für alle resultierenden harmonischen Frequenzen.

[Diese Überlegungen wurden von Raytheon und GE der FCC im Jahr 1946 vorgeschlagen, als die Entscheidung über 2,4 GHz getroffen wurde.]

Die langen Versionen finden Sie hier . [Dieser Link führt zu Indiegogo, weil diese historische Forschung aus Crowd- Funding -Mitteln finanziert wurde.]
Auch dieses FCC-Dokument (54 MB) aus dem Jahr 1947 kann von Interesse sein. Vielen Dank, @ Compro01, dass Sie diese Referenz gefunden haben.

— Nick Alexeev
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Der nicht lizenzierte Teil ist ein Riesenerfolg. Es ermöglicht dem durchschnittlichen Experimentator, ohne Lizenz zu experimentieren. +1

— Feind der State Machine

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Das "Besondere" an 2,4 GHz ist, dass, als das Spektrum in den 60er und 70er Jahren für verschiedene Bedürfnisse zugeteilt wurde, niemand es wollte, weil man glaubte, dass die atmosphärische Wasserabsorption es unbrauchbar machte.

— Lior Bilia
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Als wir in den 1990er Jahren mit 802.11-basierten Funkverbindungen experimentierten (damals lieferten nur zwei Unternehmen die Geräte - BreezeCom und Western Radio), verwendeten wir Richtantennen, um das Signal 3 bis 5 Meilen zu senden. Bäume haben uns im Sommer viele Probleme bereitet, weil das Wasser in den Blättern ist. Eine Baumart war besonders problematisch, aber ich weiß nicht mehr, welche es war. Es wurde effektiv eine "Sichtlinien" -Ausbreitung erzeugt.

— Jww

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Ding Ding Ding Ding Ding Ding! Fast (9/10) die richtige Antwort. Atmosphärische Wasseraufnahme macht es nicht "unbrauchbar", aber viel weniger nützlich als viele andere Mikrowellenbänder für Fernarbeiten . Aber wie "EE-Entwickler" oben sagte, ist das tatsächlich ein Vorteil für sogenannte "Local Area Networks". Beachten Sie, dass die verrückten WiFi-Fernkontakte, die jedes Jahr um die DefCon-Zeit hergestellt werden, in der Wüste von Nevada stattfinden, wo nur sehr wenig Wasser in der Luft ist (und natürlich große Antennen mit hohem Antennengewinn).

— Jamie Hanrahan

Sehen Sie sich das Wasserabsorptionsspektrum an, bei dem es anfängt, um 1 GHz anzusteigen und weiter durch 2,4 GHz, 5,7 GHz und mehr anzusteigen.

— Nick Alexeev

1

Dies (Wasseraufnahme) ist übrigens genau der Grund, warum Mikrowellenherde mit dieser Frequenz betrieben werden - der Strom koppelt sich gut in das Wasser in der Nahrung ein. Und obwohl dies für die Übertragung über große Entfernungen nicht so gut ist, ist dies für den WiFi / Bluetooth-Betrieb usw. ein Vorteil und kein Hindernis.

— Floris

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@Floris Nur um zu verdeutlichen, es passiert nichts Außergewöhnliches (wie Resonanz) mit Wasser bei 2,4 GHz. Mikrowellenöfen können mit nahezu jeder Frequenz zwischen 1 und 20 GHz betrieben werden. Die konkreten Gründe für die Wahl von 2,4 GHz sind uns offenbar nicht bekannt. Vielleicht waren die anderen Bands schon besetzt. (Es gibt sogar Leute, die Gelder für historische Forschung zum Thema 2,4 GHz sammeln .)

— Nick Alexeev

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Es ist etwas Besonderes, da es nicht sehr weit geht.

Seltsamerweise stellt sich dies als wichtiger Vorteil heraus, da viele Geräte und Personen das gleiche Band in der Nähe störungsfrei verwenden können.

Die Teledichte ist der Begriff, der in der Telefonindustrie als die Anzahl der Schnurlostelefone pro Quadratmeile verwendet wird. Frühe Generationen (vor 25 Jahren) verwenden kernlose Telefone wenige MHz und zehn MHz und gehen zu weit. Moderne (jetzt Jahr 2014) Schnurlostelefone verwenden GHz (einige sind nicht 2,4 GHz) für kurze Reichweite und hohe Teledichte.

Dahinter verbirgt sich eine soziale und eine technische Geschichte und Dimension . Mein erster Job vor 30 Jahren war ein kernloses Telefon der ersten Generation mit 1 MHz und 50 MHz, Arbeitsbereich ein paar Meilen, ausgezeichnet für Landwirte und Landbewohner.

Das Handy kam gerade zum Preis von 5% eines Hauses heraus, zu teuer für die Nutzung in diesem sozialen Kontext, so dass es der sozialen Nachfrage nicht gerecht wird.

Je mehr Menschen sie benutzen, umso mehr Störungen treten auf. Das Telefon hat manchmal 10 blinkende LEDs, die die Suche nach nicht verwendeten Kanälen anzeigen, da sie zu überfüllt sind. Bewegen Sie sich dann zu einer höheren Frequenz, 900 MHz und dergleichen.

Dann kommt Spread Spectrum. Es war an der Zeit, dass die Spread Spectrum-Sitzung auf der IEEE-Tech-Konferenz nicht für Zivilisten zugänglich war. Das hat sich geändert. Die SS-Technologie hat sich auf Konsumgüter, WLAN, GPS, kernlose Telefone, 3G-Mobiltelefone, Fernbedienungsmodelle und Bluetooth konzentriert.

Der nächste Schritt auf 2.4G war der Trick, soziale Bedürfnisse auszugleichen, kurze Reichweite (BT ist ein paar Meter, WLAN zehn Meter), Streuspektrum, Entstörung, automatische Kanalsuche (alte RC-Modellierer-Flaggen auf der Antenne zu erkennen) andere, um von ihrem Kanal fern zu bleiben).

Wie andere Antwortende betonten, spielten die Kosten eine Rolle. Mein erstes 2,4-GHz-WLAN ist eine 4 x 10-Zoll-PC-Einsteckkarte für 2000 US-Dollar. Jetzt haben wir Fingernagel USB-Stecker zu Kosten um eine Größenordnung niedriger.

2,4 GHz war "speziell", da es nicht sehr weit geht.

Auch die damalige SS- und soziale Nachfrage prägte die gegenwärtige Situation, wie auf dem Originalposter beschrieben, dass viele Geräte 2,4 GHz verwenden

— EEd
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Seltsamerweise erinnere ich mich jedoch an ein 2,4-GHz- und 5-GHz-Schnurlostelefon, und das erstere hatte eine viel bessere Reichweite.

— Michael

Der Pfadverlust ist proportional zum Quadrat der Frequenz des Funksignals. Eine höhere Frequenz ist ein viel höherer Pfadverlust. 2,4 GHz wurde unter anderem deshalb gewählt, weil es einen viel größeren Verlust aufweist als Schnurlostelefone der ersten Generation, die 10 MHz verwenden. en.wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss

— EEd

en.wikipedia.org/wiki/Cordless_phone für wie, wenn schnurloses Telefon in der Frequenz aufwärts bewegt und zum digitalen System ändert, um Arbeitsabstand zu benötigtem und nicht mehr zu verringern. Digital verhindern, dass andere mithören und Ihre Telefonleitung für Ferngespräche nutzen, was zeitweise sehr teuer war.

— EEd

Gibt es so etwas wie ein modernes Schnurlostelefon?

— Matti Virkkunen

Im Zusammenhang mit Frequenzen und kurzen Reichweiten ist Modern ein Gerät mit GHz im Vergleich zu einem Gerät der ersten Generation, das vor etwa 20 bis 25 Jahren bei 1 MHz und 50 MHz eingesetzt wurde. Einige bis jetzt bei 900 MHz in der Mitte.

— EEd

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Ein Grund dafür sind die Kosten (sowohl das finanzielle als auch das Strombudget in Abhängigkeit von der Entfernung), ein Grund dafür ist, welche Frequenzen für andere Arten von Geräten / Kommunikationen reserviert sind und welche Störungen durch solche Abweichungen von diesen Frequenzen verursacht werden.

Wenn eine Frequenz für eine weit verbreitete Verwendung ausgewählt wird, ist es billiger, handelsübliche Teile in Ihrem Design zu verwenden, als von vorne beginnen zu müssen, um eine bestimmte Frequenz zu verwenden. Sie können einen gebrauchsfertigen Transceiver kaufen, den Millionen von Geräten zu geringeren Kosten pro Einheit verwenden als einen maßgeschneiderten Transceiver.

http://en.wikipedia.org/wiki/ISM_band

und

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_interference_at_2.4_GHz

Habe ein paar Infos zu den Frequenzbezeichnungen.

— Feind der Staatsmaschine
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Wie andere bereits gesagt haben, handelt es sich um eine ISM-Band, und alle anderen aufgelisteten Gründe sind zutreffend, aber ich denke, ein anderer Teil des Grundes, warum sie populärer als andere ISM-Bands ist, ist, dass sie in fast allen Ländern erhältlich sind, während einige ISM-Bands sind nur ISM in bestimmten Regionen, und es ist auch im Vergleich zu anderen ISM-Bändern ziemlich breit. Je höher die Frequenz, desto breiter werden die ISM-Bänder.

Tatsächlich wird 5-GHz-WLAN immer häufiger, da 2.4 immer überfüllter wird. Das 5,8-Band hat 150 MHz, während 2,4 nur 100 MHz hat. 5 GHz können nicht so gut durch Wände gehen, aber sie sagen, dass es durch kleinere Löcher wie unter Türen gehen kann.

— EternityForest
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