电子电路模电数电计算器
FREQUENCY & WAVELENGTH CALCULATOR
Electromagnetic waves travel at the speed of light (299,792,458 meters per second) and their frequency and wavelength can be determined by the formulas:f=c/λ
where 'c' is the speed of light in meters per second, the Greek letter lambda λ is the wavelength in meters and the frequency is in cycles per second.
频率与波长换算计算器
电磁波在自由空间的波长等于光速除以频率:λ = c/f。这个关系决定了天线尺寸、PCB 走线的电气长度和微波器件的物理尺寸。工具支持频率与波长双向换算,并给出四分之一波长、半波长的常用值。
使用方法
- 选择由频率求波长,或由波长求频率
- 填入数值并选择单位(Hz/kHz/MHz/GHz)
- 读取自由空间波长、1/4 与 1/2 波长、以及介质中的缩短波长
计算公式
| 波长 | λ = c / f c = 3×10⁸ m/s,λ 单位 m |
|---|---|
| 四分之一波长 | λ/4 = 75 / f(MHz) 单位 m,鞭状天线基本尺寸 |
| 介质中波长 | λg = λ / √εr 电缆或 PCB 中因介电常数而缩短 |
计算示例
2.4 GHz WiFi 信号的波长
- λ = 3×10⁸ / 2.4×10⁹ = 0.125 m = 12.5 cm
- λ/4 = 3.1 cm,这是常见 2.4 GHz 天线振子长度
- 在 εr = 4.4 的 FR4 上 λg = 12.5 / 2.1 ≈ 5.95 cm
结果:自由空间 12.5 cm,PCB 上约 5.95 cm
500 nm 绿光的频率与光子能量
- 输入框填 500,点「n m」按钮
- 波长折米:500 / 10⁹ = 5×10⁻⁷ m
- 频率 = c/λ = 299792458 / 5×10⁻⁷ = 5.9958×10¹⁴ Hz,即 599.585 THz
- 能量 = h·f = 6.6260695729×10⁻³⁴ × 5.9958×10¹⁴ = 3.9729×10⁻¹⁹ J
- 折 eV:3.9729×10⁻¹⁹ × 6.2415×10¹⁸ = 2.4797 eV
结果:500 nm 对应 599.585 THz、2.4797 eV;频率、波长、能量四行输出全部同时给出
要点与常见误区
- 频率越高波长越短,1 GHz 对应 30 cm,这个锚点记住就能快速估算。
- PCB 走线按电气长度算,同样物理长度在 FR4 上相当于更长的电长度,相位会明显偏移。
- 天线实际长度还要乘缩短系数(偶极子约 0.95),因为导体末端有边缘效应。
- 只有一个输入框,单位靠按钮选择,点哪个按钮就按哪个单位解释输入并重算全部输出。结果超出 0.001~1000 范围时固定显示科学计数法,有效位数由右下角数值框控制:默认 5,实际显示 5−1 = 4 位小数、共 5 位有效数字,改大可多看几位
- feet 换算按 1 m = 3.28084 ft;能量行固定用 h = 6.6260695729×10⁻³⁴ J·s,eV 折算固定用 1 eV = 1.60217656535×10⁻¹⁹ J,与 CODATA 推荐值在末位一致,换算误差不来自常数
常见问题
- 为什么天线常用四分之一波长?
- λ/4 单极子在理想地平面上正好谐振为纯电阻,无需另加匹配网络,结构最简单。
- 光速可以取 3×10⁸ 吗?
- 工程估算可以,精确值是 2.998×10⁸ m/s,误差 0.07%,对天线尺寸影响可忽略。
- 波长和穿透能力有关系吗?
- 有。波长越长绕射和穿透能力越强,所以穿墙用低频、高带宽用高频。
- 填 500 nm 输出怎么读,为什么全是科学计数法
- 频率行 5.9958e14 Hz 就是 599.585 THz,能量行 2.4797 eV 那格因为落在 0.001~1000 之间显示普通小数。科学计数法不是出错,是页面对范围外数值的固定格式;右侧数值框改成 6,尾数多显示一位
- 由频率反推波长填什么格式
- 支持科学计数法:填 2.4e9 点「H z」,λ = 299792458 / 2.4e9 = 0.12491 m,四行分别给出 1.2491e11 nm、1.2491e9 cm、0.40982 ft、0.12491 m。小数点写法(2400000000)也行,结果相同
- eV 和焦耳的换算关系是什么
- 页面固定 1 eV = 1.60217656535×10⁻¹⁹ J,反过来 1 J = 6.2415×10¹⁸ eV。例:3.9729×10⁻¹⁹ J ÷ 1.60217656535×10⁻¹⁹ = 2.4797 eV,与页面能量行完全一致;erg 行再乘 10⁷(1 J = 10⁷ erg)
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