W0008 为什么频率越高，带宽越大，网速越快
一句话核心结论
频率高 = 一秒内能 “震动” 更多次 = 能装下更多信息 = 带宽大、速度快
1. 先搞懂两个关键概念
① 频率 f
1 秒内电磁波上下震荡多少次。
- 1 MHz = 每秒震荡 100 万 次
- 1 GHz = 每秒震荡 10 亿 次
② 带宽 BW
一段频率的范围。
比如：
- 从 100MHz 到 101MHz → 带宽 1MHz
- 从 1GHz 到 1.1GHz → 带宽 0.1GHz = 100MHz
带宽越大，一秒能传的数据越多。
2. 最形象的比喻：公路 vs 车
- 低频（比如几百 kHz）= 一条乡间小路路很窄，一次只能过几辆车，速度慢。
- 高频（比如几 GHz）= 一条10 车道高速公路路宽，一次能过几百辆车，速度飞快。
3. 真正原理：频率越高，越 “容易切出大块带宽”
举个超级直观的例子：
例子 1：低频（中波广播 500kHz～1600kHz）
整个频段总宽度只有：
1600 − 500 = 1100kHz ≈ 1MHz
这么窄的路，只能：
- 传语音
- 不能传图片
- 更不能传视频
因为根本没空间装大数据。
例子 2：高频（UHF 430MHz～440MHz）
这一段就有：
440 − 430 = 10MHz 带宽
是中波的 10 倍宽。
能传：
- 语音
- 简单数据
- 数字对讲机
例子 3：超高频（5G 用的 3GHz～6GHz）
一段就能划出：
100MHz 甚至更宽
是中波的 100 倍宽。
所以能：
- 4K 视频秒开
- 实时直播
- 万物互联
4. 为什么高频 “天生路更宽”？
因为：
频率越高，相邻两个频道之间能隔开的距离越大。
- 低频：我给你 100kHz～200kHz，总共才 100kHz，你想分 10 个频道，每个只能分 10kHz，巨窄。
- 高频：我给你 1GHz～2GHz，整整 1GHz 空间，你随便分，每个频道能给 20MHz，巨宽。
5. 一个例子
传输速度 ≈ 带宽
带宽 = 频率范围 = 最高频率 − 最低频率
带宽越大，一秒能传的数据越多，速度越快。
场景 1：低频 —— 中波广播（531kHz ~ 1602kHz）
总带宽 = 1602 − 531 = 1071 kHz ≈ 1 MHz
整个中波，就这么1MHz 宽的一条路。
电台要分给很多台：
- 每个电台只能分到 9kHz 带宽
- 9kHz = 0.009MHz
能传多快？
简单估算：
1Hz 带宽 ≈ 1bit 数据速度
（实际有编码，但数量级一样）
9kHz 带宽 → 最大速度 ≈ 9 kbps
能干啥？
- 只能传模糊的人声
- 传一张手机照片要几分钟
- 根本不可能上网
场景 2：超高频 —— 5G 频段（3500MHz ~ 3600MHz）
这就是你说的超高频。
总带宽 = 3600 − 3500 = 100 MHz
重点来了：
100MHz 对比中波的 1MHz
= 宽了 100 倍！
给一个 5G 信道：
- 直接分到 100MHz 带宽
算速度：
100MHz = 100,000kHz
最大速度 ≈ 100,000 kbps = 100 Mbps
这是什么概念？
- 4K 视频秒开
- 一秒下载一部电影
- 几百人同时上网不卡
现在把两次计算放一起比
低频中波：
带宽：9kHz
速度：9kbps
只能听广播。
超高频 5G：
带宽：100MHz
速度：100,000kbps
速度差多少倍？
100,000 ÷ 9 ≈ 1 万倍！
6. 带宽为什么不可以无限细分
既然带宽只是一段 “频率范围”，那我不能把它无限切小、切出无数个频道吗？为什么还说 “低频路窄、高频路宽”？
我现在用最本质、带计算、不绕弯的方式，一次性给你讲通。
先说结论（最重要）
不能无限细分！因为 —— 信号本身需要 “最小宽度”，切太窄就装不下声音 / 数据了。
先搞懂：一个信号，到底要占多宽？
不管是人的声音，还是数据，它在无线电里
不是一个点，而是一小段宽度。
举个最真实的例子：
人的声音 = 300Hz ~ 3400Hz
宽度 = 3400 − 300 = ~3kHz
也就是说：
要想完整传清楚人的声音，至少需要 3kHz 左右的宽度。
你不能切得比这个更小！
现在我给你一段频率资源，比如：
低频例子：
中波广播总带宽：1MHz = 1000kHz
一个语音信号要占：3kHz
最多能分多少个台？
1000 ÷ 3 ≈ 333 个台
看起来很多，
但每个台只能装声音，不能装数据。
现在看超高频（5G）：
一段带宽：100MHz = 100000kHz
一个 5G 信号要传高清视频，
需要20MHz 这么宽。
100000 ÷ 20000 = 5 个超宽信道
每个信道都能跑 100Mbps+
核心来了：为什么不能无限切？
因为：
你切得越小 → 每个信道能装的信息越少
切到 1Hz 宽，连一个比特都传不了。
切到 100Hz 宽，连声音都听不清。
信号有物理下限！不是你想切多细就能切多细。
用最直白的比喻：水管
- 低频 = 细水管你可以把它切成无数根更细的吸管但每根细到连水都流不动
- 高频 = 巨型水管你可以切成几十根能正常通水的粗水管
不是 “能不能切”，是 “切太细就没用了”。
真正决定速度的，是「单根管道的宽度」
无线电通信里：
速度 ∝ 单个信道的带宽
你要传高速数据，
必须给它一大段连续频率。
- 语音：需要 3kHz
- FM 广播：需要 150kHz
- WiFi：需要 20MHz
- 5G：需要 100MHz
低频总共才 1MHz，
连一个 WiFi 信道都装不下。
高频一段 100MHz，
轻松装下一个 5G 超高速信道。
7. 1Hz也能传递0或者1信息，为什么需要一段频率范围
先直接给结论（颠覆直觉，但真实）
哪怕你只发最简单的 0 和 1，也绝对不可能只占 “一个点频率”，它一定会占一段频率范围 —— 也就是带宽。
越快发 0/1，需要的带宽越宽。
先搞懂：什么是 1Hz？
1Hz = 1 秒震动 1 次
也就是：
- 1 秒：1 个完整波形
这是最纯净、最窄的信号，
它只占一个点频率，没错。
但 0 和 1 不是正弦波！
你想发：
- 0 → 断电
- 1 → 来电
这是方波、开关波、脉冲波。
问题来了：
一个突然的开关动作，会炸出一堆频率！
物理学里有个铁律：
任何突变、跳变、突然开关的信号= 无数个不同频率的正弦波叠加在一起
跳变得越快，炸出来的频率越多、越宽 → 带宽越大。
用最简单的计算告诉你：要多宽？
有一个通信最基础公式（尼奎斯特）：
所需带宽 ≈ 信号速率的一半
如果你：
- 每秒发 100 个 0/1（100 波特）至少需要 50Hz 带宽
- 每秒发 1000 个 0/1至少需要 500Hz 带宽
- 每秒发 1 兆个 0/1至少需要 500kHz 带宽
看到没？
再简单的 0/1，只要速度一快，就必须要带宽！
那 1Hz 的 0/1 呢？
你说：
我发得极慢，1 秒发 1 个 bit：
- 第 1 秒：1
- 第 2 秒：0
- 第 3 秒：1
这是不是只要 1Hz 一个点？
仍然不是！
因为：
- 从 0→1 是突变
- 从 1→0 是突变
只要有突变边沿，就一定扩散出一段频率。
它依然占了一小段带宽，不是一个点。
只有永远不变化、一直平稳震动的正弦波，才是一个点频率。
最形象比喻：往水里扔石头
- 一个纯净正弦波 = 水面轻轻平稳晃，只有一种波纹
- 一个0/1 开关信号 = 突然扔一块石头砰一下，一圈圈波纹扩散出去
这扩散出去的波纹，就是带宽。
扔得越猛（跳变越快），波纹扩散越宽 → 带宽越大。
回到最开始的疑问：
能不能只用一个点频率（1Hz）传 0/1？
能，但必须满足：
永远不能突变，只能像正弦波一样慢慢变。
但这样：
- 你没法表示 0/1
- 你只能表示 “声音大小”
- 不能做数字通信
只要你想做干净的 0 和 1，就一定有突变，就一定占带宽。
终极总结（最关键三句）
- 只有完美正弦波是点频率
- 0/1 数字信号是突变波，一定会占一段频率（带宽）
- 传得越快，需要的带宽越宽
这就是为什么：
- 低速电报 → 窄带宽
- 语音 → 更宽
- 视频、5G → 超宽带宽
- 低频不够用 → 必须上高频
8. 光纤的优点
光纤就是：把 “无线电波” 关进一根 “玻璃管子” 里跑。一旦关进管子里：✅ 没有障碍物✅ 没有衰减✅ 没有干扰✅ 带宽想多大有多大
所以：
无线解决 “移动自由”，光纤解决 “又快又远又稳”。
光纤到底在干嘛？（超通俗比喻）
你可以把：
- 无线电 = 在天上乱跑的风会被墙挡、被山挡、被雨吸、越远越弱。
- 光纤 = 封闭的高速隧道风只能在隧道里跑，完全碰不到外面任何东西。
光纤里面传的不是电，是光。
光在玻璃里不断反射前进，不泄露、不扩散、不衰减。
光纤是不是真的不用管衰减和障碍物？
对！99% 不用管！
① 没有障碍物
光纤是封闭通道：
- 墙？没有。
- 楼？没有。
- 山？没有。
- 天气？完全不影响。
光只在玻璃芯里跑，外面世界跟它无关。
② 衰减极小极小（人类目前最牛的传输介质）
对比一下你就懂：
- 无线 5G：几百米信号就没了。
- 同轴电缆（老式有线）：几公里就不行了。
- 光纤：几十公里，才需要放大一次！
普通光纤：
每公里衰减 ≤ 0.2 dB
意思是：
跑 10 公里，才损失一点点能量。
那光纤带宽有多恐怖？
无线里：
- 5G 给你 100MHz 带宽，你就觉得飞快。
光纤里：
一根光纤，能同时传 100 束不同颜色的光（波分复用）
每束光带宽 100GHz 以上。
总带宽能到：
几十 Tbps（几万 Gbps）
是 5G 的 几千～几万倍。
光纤在整个通信世界的地位
你现在用的 4G/5G/WiFi，背后全是光纤：
- 手机 → 基站（无线）
- 基站 → 核心网（光纤）
- 核心网 → 服务器（光纤）
- 跨城市、跨省、跨洋，全是海底光纤
一句话：
无线只是 “最后 100 米”，光纤才是整个互联网的骨架。
那为什么不全部用光纤？
因为：
光纤不能动！
你不可能：
- 手机插根光纤出门
- 开车拉着光纤跑
- 对讲机连光纤
无线 = 自由光纤 = 速度与距离
两者是互补，不是谁取代谁。
终极总结
- 无线电自由、方便但：怕障碍、怕衰减、带宽有限
- 光纤不自由、要布线但：无遮挡、无干扰、衰减小、带宽爆炸
你之前疑惑的：
“频率越高越传不远、怕障碍物”
—— 这全是无线的问题。
光纤完全不存在！
