Kilohertz (kHz)

A kilohertz (kHz) definíciója

A kilohertz (kHz) a frekvencia SI (Nemzetközi Mértékegységrendszer) szerinti egysége, amely 1 000 ciklust jelent másodpercenként. Széles körben használják oszcilláló jelenségek — például hanghullámok, rádiójelek, elektronikus oszcillátorok — frekvenciájának mérésére. A “kilo-” előtag ezernyit jelent, tehát 1 kHz = 1 000 Hz. Például, ha egy esemény másodpercenként 1 000-szer ismétlődik, annak frekvenciája 1 kHz.

A kilohertz áthidalja a hertzekben mért alacsonyabb és a megahertzekben (MHz), gigahertzekben (GHz) mért magasabb frekvenciák közötti tartományt. Az emberi hallás például körülbelül 20 kHz-ig terjed, míg az AM rádió 530 kHz és 1 710 kHz közötti frekvenciákat használ.

Ábra: Színuszos hullámok különböző frekvenciákkal (ciklus/másodperc).

Frekvencia, hertz és ciklus/másodperc

A frekvencia azt jelenti, hogy egy ismétlődő esemény hányszor történik meg másodpercenként. Az SI egysége a hertz (Hz), ahol 1 Hz = 1 ciklus/másodperc. A “ciklus/másodperc (cps)” egy régi elnevezés, amelyet 1960-ban váltott fel a hertz. Az összefüggések:

• 1 Hz = 1 cps
• 1 kHz = 1 000 Hz = 1 000 cps

Az SI előtagok, mint a kilo- (1 000), mega- (1 000 000) vagy giga- (1 000 000 000), megkönnyítik a nagy frekvenciák kifejezését. Például a Wi-Fi általában 2,4 GHz-en (2 400 000 000 Hz) működik, a CD-lemezek digitális hangmintavételezési sebessége pedig 44,1 kHz.

Matematikai átváltás: Kilohertz ciklus/másodpercre

A kilohertz ciklus/másodpercre (vagy hertzre) váltásához:

[ \text{cps} = \text{kHz} \times 1,000 ]

Példa:
Egy 7 kHz-es jel = 7 000 cps.

Gyakorlati alkalmazás:
Egy óra kvarc oszcillátora 32,768 kHz-en működik, ami 32 768 cps, ezt azért választják, mert könnyen binárisan osztható 1 Hz-ig az időméréshez.

Lépésről lépésre: Átváltási útmutató

1. Azonosítsa az értéket kHz-ben (például 15 kHz).
2. Szorozza meg 1 000-rel: 15 × 1 000 = 15 000.
3. Az eredmény ciklus/másodpercben (vagy hertzben): 15 000 cps (vagy Hz).

A visszaváltáshoz ossza el 1 000-rel.

Kilohertz–ciklus/másodperc átváltási táblázat

Történeti és modern használat: ciklus/másodperc (cps)

A “ciklus/másodperc” elnevezést 1960-ig használták, amikor a “hertz” lett az SI egység. Régi berendezések kézikönyveiben vagy oktatási anyagokban még előfordulhat a “cps”, főleg alacsony frekvenciáknál (például az USA hálózati feszültsége 60 cps). Ma már a “hertz” elnevezés az általános, de a “cps” ismerete segít a régebbi dokumentációk értelmezésében.

A kilohertz alkalmazásai

Légiközlekedés

• Nem irányított rádióadók (NDB) 190 kHz és 535 kHz között működnek.
• A frekvenciákat kHz-ben adják meg a csatornakiosztás és a hangolás miatt.

Rádiókommunikáció

• AM rádióadás: 530–1 710 kHz.
• Rövidhullám és amatőr rádió: 3 000–30 000 kHz (3–30 MHz).
• A frekvenciaelosztást az ITU és az ICAO szabályozza a biztonság és a zavartalanság érdekében.

Elektronika és digitális rendszerek

• Mikroprocesszor órajelek: gyakran kHz vagy MHz tartományban.
• Kvarcórák: a szabványos oszcillátor 32,768 kHz-en működik.

Kilohertz és hangtechnika

• Az emberi hallás: ~20 Hz-től 20 000 Hz-ig (20 kHz).
• CD-hangmintavételezés: 44,1 kHz (lefedi az emberi hallás tartományát).
• Távközlés: 8 kHz mintavételezés a beszédhez.

Orvosi, ipari és tudományos alkalmazások

• Ultrahangos képalkotás: több száz kHz-től több MHz-ig.
• Ultrahangos tisztítás: 20–40 kHz a hatékony kavitációhoz és tisztításhoz.
• Műszerezés: Jel-feldolgozás, spektrum-analízis és időzítés gyakran kHz-es frekvenciákkal.

Váltakozó áram (AC) frekvenciája

• Hálózati szabvány: 50 Hz vagy 60 Hz (0,05 vagy 0,06 kHz).
• Repülőgép rendszerek: 400 Hz (0,4 kHz) a súlycsökkentés és hatékonyság javítása érdekében.
• Egyes frekvenciaváltók kompakt kivitel esetén magasabb kHz-es frekvenciákat alkalmaznak.

Frekvencia szabályozás (ICAO, ITU)

A frekvenciaelosztás és a csatornaközök kulcsfontosságúak a légiközlekedésben és a műsorszórásban:

• Az ICAO 10. melléklete és az ITU szabályozza a nemzetközi normákat.
• A VHF légiközlekedési kommunikáció 8,33 kHz vagy 25 kHz csatornaközöket használ.
• A pontos kHz-es lépések több csatornát tesznek lehetővé és megelőzik a zavarásokat.

Periódusidő és frekvencia kapcsolata

[ T = \frac{1}{f} ] [ f = \frac{1}{T} ]

Ahol ( f ) = frekvencia Hz-ben (vagy kHz-ben), ( T ) = periódusidő másodpercben.

Példa:
20 kHz = 0,00005 másodperc/ciklus (50 mikro-másodperc).

Viszony más frekvenciaegységekhez

Kilohertz a műszaki szabványokban

• A szabványok (IEC, IEEE, ISO, ICAO) a frekvenciákat kilohertzben adják meg.
• Léginavigációs segédeszközök (VOR, ILS): kHz-es lépésekben kiosztva a következetességért.
• A berendezések teljesítménye, csatornaszélességek és frekvenciakiosztások mind SI egységekkel történnek az átláthatóság és kompatibilitás érdekében.

Példák a gyakorlati alkalmazásra

• ADF a repülésben: NDB jeleket vesz 190–535 kHz-en.
• AM rádió: 1 200 kHz = 1 200 000 ciklus/másodperc.
• Digitális hang: CD mintavételezés 44,1 kHz = 44 100 minta/másodperc.
• Ultrahangos tisztítók: 40 kHz a hatékony tisztításhoz.
• Kvarc oszcillátorok: 32,768 kHz a pontos időméréshez.

Ábra: Rádiófrekvenciás sávok és jellemző alkalmazásaik. Sok esetben a kilohertz a hivatkozási egység.

Frekvenciaelosztás és csatornakiosztás

• Légiközlekedési VHF: 8,33 kHz vagy 25 kHz csatornaköz.
• A szabályozás biztosítja a spektrum hatékony kihasználását és a zavarás megelőzését.
• Az ICAO 10. melléklete részletezi a csatornázást és a frekvenciakiosztást kHz-es lépésekben a globális kompatibilitásért.

Kilohertz a mérés- és műszerezéstechnikában

• Frekvenciaszámlálók, generátorok, spektrumanalizátorok kHz-ben jelenítik meg és mérik az értékeket.
• Tesztjelekhez (pl. 10 kHz-es hang) és rádió-, hangmérnöki elemzésekhez is használják.

Összefoglalás

A kilohertz alapvető frekvenciaegység a fizikában, mérnöki tudományokban, légiközlekedésben és hangtechnikában. Használata leegyszerűsíti számos jel és oszcilláció mérést, specifikációját és szabályozását. A kilohertz értékek értelmezése és átváltása elengedhetetlen a rendszerek tervezéséhez, a megfelelőséghez és a műszaki kommunikációhoz a legkülönbözőbb iparágakban.