为什么选择2.4 GHz频段？

33

蓝牙，WiFi，Zigbee，遥控器，警报器，无绳电话等。

为什么所有这些协议，设备等都使用2.4 GHz频段而不是3.14 GHz。有什么特别之处？

— br
source

18

我们还可以将微波炉添加到2.4 GHz设备列表中。

— 尼克·阿列克谢耶夫

7

因为很难在精确的 πGHz 处获得稳定的振荡？

— 2014年

2

@MichaelKjörling对于πGHz，请使用循环器！;）

— Phil

1

@NickAlexeev-有趣的是，微波炉显然是将2.45GHz制成ISM频段的最初原因之一。（第466页）

— Compro01，2014年

40

2.4 GHz是工业，科学和医学（ISM）无线电频带之一。ISM频段未经许可，这使得通过FCC（或其他国家的同行）对设备进行认证变得更加容易。

但是，2.4 GHz有何特别之处？大约有十二个ISM乐队。有些频率较高，而另一些频率较低。并非所有ISM乐队都是国际乐队。但是2.4 GHz是国际频段。

更新：

微波炉也以2.4 GHz运行，这并非巧合。
问答形式的简短版本：

问：为什么在2.4 GHz频段上运行这么多无线通信？
答：因为它是ISM乐队，并且没有执照，而且是国际性的。

问：为什么2.4 GHz是免许可频段？
答： FCC最初将这一频段留给微波加热器（炊具，烤箱）使用。结果，该带从一开始就被微波炉污染。

问：为什么要使用2.4 GHz微波炉？微波炉几乎可以在1至20 GHz之间的任何频率下工作。在2.4 GHz的水吸收微波方面，没有什么特别的（像共振）（请参见此处）。

答：频率的选择是基于对各种食品的热渗透的经验测量，磁控管尺寸的设计考虑因素以及所产生的谐波频率的频率考虑因素的组合。

[这些考虑是Raytheon和GE在1946年做出有关2.4 GHz的决定时向FCC提出的。]

长版本可以在这里找到。（此链接指向Indiegogo，因为这部分历史研究是由群众资助的。）
此外，这份1947年的FCC文件（54MB）也可能引起人们的兴趣。谢谢@ Compro01查找此参考。

— 尼克·阿列克谢夫
source

8

未经许可的部分是一个大问题。它允许普通实验人员无需许可证即可进行实验。+1

— 状态机的敌人

26

关于2.4GHz的“特殊”之处在于，当频谱被分配给60年代和70年代的各种需求时，没人想要它，因为人们认为大气吸收水分使它变得无用。

— 莉尔·比利亚
source

5

当我们在1990年代尝试基于802.11的无线链路时（当时，只有两家公司提供了设备-BreezeCom和Western Radio），我们使用定向天线来发射3至5英里的信号。夏天的时候，由于叶子里有水，树木给我们带来了很多问题。一种树特别成问题，但我不记得是哪棵树。它有效地创造了“视线”传播。

— jww

3

叮叮叮叮叮！正确答案接近（9/10）。大气中的水吸收确实使它变得“无用”，但远不如其他许多微波波段在长距离工作中有用。但是正如上面的“ EE开发人员”所说，这实际上对所谓的“局域网”来说是一个优势。请注意，每年大约在DefCon时间前后进行的疯狂的长距离WiFi接触是在内华达州的沙漠中进行的，那里的空气中水很少（当然还有高增益的天线天线）。

— Jamie Hanrahan 2014年

看一下它的吸水频谱，它开始在1 GHz附近爬升，并在2.4 GHz，5.7 GHz以及以后的范围内不断攀升。

— 尼克Alexeev

1

顺便说一下，这（吸水）正是微波炉以该频率运行的原因-功率很好地耦合到食物中的水中。虽然这对于远程传输来说不太合适，但这对于WiFi /蓝牙等操作是一个优势，而不是障碍。

— 弗洛里斯2014年

2

@Floris只是要澄清一下，在2.4 GHz的水下没有发生任何异常现象（例如共振）。微波炉几乎可以在1至20 GHz之间的任何频率下工作。显然，我们不知道选择2.4 GHz的具体原因。可能是其他乐队已经被占领。（甚至有人筹集资金用于 2.4 GHz主题的历史研究。）

— Nick Alexeev

13

这是“特殊的”，因为它不会走的太远。

奇怪的是，事实证明这是一个重要的优势，因为许多设备和人们可以在附近区域使用同一频段而不会受到干扰。

电话密度是电话行业中使用的术语，表示每平方英里有多少个无绳电话。早期（25年前）无核电话使用的频率只有几兆赫兹和几十兆赫兹，而且走得太远了。现代（现为2014年）无绳电话使用GHz（有些不是2.4GHz）来实现短距离和高电话密度。

这背后有社会与技术的故事和层面。我30年前的第一份工作是使用1 MHz和50 MHz的第一代无核电话，工作范围达数英里，非常适合农民和乡村大小的家庭。

手机的价格仅为房屋价格的5％，在这种社会背景下使用成本太高，因此无芯便可以满足社会需求。

随着越来越多的人使用它们（干扰很大），电话有时会闪烁10个LED，这表明他们变得过于拥挤时正在搜索未使用的频道。然后，移至更高的频率（900MHz等）。

然后来扩频。是时候在IEEE技术会议上，扩频会议已不再对平民开放。那改变了。SS技术进入了消费类产品，WLAN，GPS，无芯电话，3G手机，远程控制模型，蓝牙。

接下来的向2.4G的更高移动实现了平衡社会需求，短距离（BT几米，WLAN几十米），扩频，抗干扰，自动信道搜索（旧的RC建模器在天线上悬挂彩色标记以告诉用户）的技巧其他则保持其频道不可见）。

正如其他响应者指出的那样，成本确实发挥了作用。我的第一个2.4GHz WLAN是4 x 10英寸PC插入卡，价格为2000美元。现在，我们的指甲USB插头成本降低了几个数量级。

2.4GHz是“特殊的”，因为距离不远。

而且，当时的SS和社会需求决定了目前的状况，正如原始海报所描述的那样，许多设备使用2.4GHz

— EEd
source

1

然而，奇怪的是，我记得有一个2.4Ghz和5Ghz无绳电话，而前者的覆盖范围要好得多。

— 2014年

路径损耗与无线电信号频率的平方成正比。频率越高，路径损耗就越高。选择2.4GHz的原因之一是其损耗比使用数十MHz的第一代无绳电话更大。en.wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss

— EED

zh_cn.wikipedia.org/wiki/Cordless_phone上的内容，介绍了无绳电话在频率上向上移动并转换为数字系统时如何减少所需的工作距离，而仅此而已。数字技术阻止其他人收听和使用您的电话线进行长途电话，这有时非常昂贵。

— EEd 2014年

有没有现代的无绳电话？

— Matti Virkkunen 2014年

在频率和短距离的情况下，Modern的出现频率为GHz，而20到25年前的第一代频率为1 MHz和50 MHz。到目前为止，有些是在900MHz的。

— EEd 2014年

5

原因之一是成本（有距离的财务和电力预算），还有一些原因是因为其他类型的设备/通信保留了哪些频率，以及与这些频率的偏差所引起的干扰。

当选择一个频率来广泛使用时，在设计中使用现成的零件要便宜得多，而不必从头开始使用特定的频率。您可以购买现成的收发器，与使用定制收发器相比，成千上万个设备使用该收发器的单位成本更低。

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

和

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

有一些有关频率指定的信息。

— 状态机的敌人
source

3

正如其他人所说的，这是一个ISM频段，上面列出的所有其他原因都是完全正确的，但是我认为它比其他ISM频段更受欢迎的原因的另一部分是，它在几乎所有国家/地区都可以使用，而某些ISM频段仅在某些地区是ISM，并且与其他ISM频段相比也相当宽。随着频率的提高，ISM频段似乎越来越宽。

实际上，随着2.4越来越拥挤，5GHz WiFi一直在变得越来越普遍。5.8频段具有150MHz，而2.4频段仅具有100MHz。5GHz不能很好地穿过墙壁，但他们说它可以穿过较小的孔，如门下。

— 永恒森林
source