在射頻設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)用到關(guān)于數(shù)字的表示,有最大的數(shù)字,比如可見光的頻率是 400 000000000000 赫茲 到?750 000000000000赫茲;也會(huì)遇到很多很小的數(shù)字,比如可見光的波長只有0.0000004m-0.00000075m。
如何更有效的表示這些超級(jí)大的數(shù)字和超小的數(shù)字,科學(xué)家們發(fā)明了很多種的計(jì)數(shù)方法,我們今天一起來看一下。
No.1 如何表示超級(jí)大的數(shù)?
對(duì)于我們射頻人來說,經(jīng)常要處理”頻率“這個(gè)東西,久而久之就忘了頻率的本來面目,似乎”頻率“就只是頻率。
實(shí)際上,頻率的定義是單位時(shí)間內(nèi)完成的周期數(shù),人家真實(shí)的單位是秒分之一,記作s-1,或者 /s??茖W(xué)家為了紀(jì)念德國物理學(xué)家赫茲的偉大貢獻(xiàn),把頻率的單位記作赫茲,記作Hz。
因此 1Hz 就等于 1周?/s, 就是一秒內(nèi)完成了一次周期變化。
但是電磁波的頻率實(shí)在太大了,把光波都含進(jìn)來了,比光波頻率更大的X射線,伽馬射線也要用頻率來表示。
這樣就出現(xiàn)了
1Hz??一赫茲
1000Hz?一千赫茲
1000000Hz?一百萬赫茲
1000000000Hz 十億赫茲
1000000000000Hz 一萬億赫茲
1000000000000000Hz 一千兆赫茲
1000000000000000000Hz? 一百京赫茲
仿佛記錄起來也挺方便,直接在后面加零就可以了。但是讀起來就麻煩了,數(shù)零數(shù)了半天,還要用上很少用到的億,兆,京,垓,秭 這些要百度才知道的漢字大數(shù)據(jù)。
萬萬為億?
萬億為兆?
萬兆為京
萬京為垓?
萬垓?yàn)轱?/strong>
還好數(shù)學(xué)上給了一個(gè)簡單的方式
1Hz??一赫茲
1000Hz 10^3赫茲
1000000Hz?10^6赫茲
1000000000Hz 10^9赫茲
1000000000000Hz 10^12赫茲
1000000000000000Hz 10^15赫茲
1000000000000000000Hz? 10^18赫茲
這樣就不用畫圈圈了,有多少個(gè)零,就在10的右上角寫上數(shù)字就可以了。
我們射頻人為了表示方便,把數(shù)字寫成了dB形式,如果有dBHz這個(gè)單位的話,那么
1Hz??0dBHz
1000Hz??30dBHz
1000000Hz??60dBHz
1000000000Hz??90dBHz
1000000000000Hz?120dBHz
1000000000000000Hz?150dBHz
1000000000000000000Hz??180dBHz
看上去比科學(xué)計(jì)數(shù)法還要簡便多了。但是數(shù)學(xué)上還有一個(gè)比較方便的方式來表示這些巨大的數(shù)字
1Hz??1Hz? ?一赫茲
1000Hz??1kHz??一千赫茲
1000000Hz??1MkHz 一兆赫茲
1000000000Hz??1GHz 一吉赫茲
1000000000000Hz?1THz 一太赫茲
1000000000000000Hz?1PHz? 一拍赫茲
1000000000000000000Hz??1EHz? 一艾赫茲
電磁波中,移動(dòng)通信用的頻率通常在吉赫茲頻率,而紅外線就到了太赫茲頻率,可見光也在太赫茲頻率,而紫外線就到了拍赫茲頻率,X射線就達(dá)到了艾赫茲頻率,而已知的伽馬射線的頻率則在15EHz以上。
No.2如何表示超級(jí)小的數(shù)?
對(duì)于電磁波來說,因?yàn)樵谡婵罩?,光速是固定的,那么頻率和波長成反比,頻率越高對(duì)應(yīng)的波長就越短,因此就需要用到極小的數(shù)字。
要表示極小的數(shù)字,最簡單的方法就是在小數(shù)點(diǎn)后加零就可以了,比如
0.1 m
0.001m?
0.000001m?
0.000000001m
0.000000000001m?
0.000000000000001m?
0.000000000000000001m?
這個(gè)讀起來就麻煩了,還好科學(xué)計(jì)數(shù)法發(fā)明了負(fù)數(shù),我們?cè)?0 的頭頂上加負(fù)數(shù)就可以了,零后面有多少個(gè)零,就在10 的右上角加上負(fù)多少 就可以了
0.1??10^(-1)
0.001?10^(-3)
0.000001?10^(-6)
0.000000001?10^(-9)
0.000000000001?10^(-12)
0.000000000000001?10^(-15)
0.000000000000000001?10^(-18)
我們中國數(shù)字好像很少有描述這么小的字,也許可以用十分之一,千分之一,萬分之一...... 這樣的方式來表示,但是我們射頻人?有一種特殊的dB 格式,尤其是在描述功率的時(shí)候。
如果把上面數(shù)字用dB來表示的話
0.1??-10dB
0.001?-30dB
0.000001?-60dB
0.000000001?-90dB
0.000000000001?-120dB
0.000000000000001?-150dB
0.000000000000000001?-180dB
這樣是不是看起來也挺舒服的。在描述功率的時(shí)候,這種方法就比較方便了,比如白噪聲的功率在大概是3.9810717055e-21 瓦特,用dBm來表示就是-174dBm,這樣是不是方便多了。
當(dāng)然,對(duì)應(yīng) 千 K,兆 M,吉 G,太 T,拍 P,艾 E,表示小數(shù)的也有?毫 m,微 u,納 n, 皮 p,飛 f,阿?a
0.1?m? ? 一分米
0.001m? 一毫米 1mm
0.000001m? 一微米 1um
0.000000001m? 一納米 1nm
0.000000000001m? 一皮米 1pm
0.000000000000001m? 一飛米? 1fm
0.000000000000000001m 一阿米 1am
比如紫外線的波長就是納米級(jí)的,現(xiàn)在最先進(jìn)的芯片工藝是3nm,英特爾預(yù)計(jì)明天將推出埃米(1?m= 10^-10 m= 0.1 nm)級(jí)的芯片工藝.
同樣的對(duì)于時(shí)間,有秒s,微秒 us,納秒 ns,皮秒 ps,飛秒 fs和阿秒 as。?今年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的就是阿秒激光脈沖的研究,這種號(hào)稱最短時(shí)間的光。