帶寬

目錄
·解釋
·模擬系統(tǒng)
·數(shù)字系統(tǒng)
·網(wǎng)頁寄存




帶寬通常指信號所占據(jù)的頻帶寬度；在被用來描述信道時，帶寬是指能夠有效通過該信道的信號的最大頻帶寬度。對于模擬信號而言，帶寬又稱為頻寬，以赫茲（Hz）為單位。例如模擬語音電話的信號帶寬為3400Hz，一個PAL-D電視頻道的帶寬為8MHz（含保護(hù)帶寬）。對于數(shù)字信號而言，帶寬是指單位時間內(nèi)鏈路能夠通過的數(shù)據(jù)量。例如ISDN的B信道帶寬為64Kbps。由于數(shù)字信號的傳輸是通過模擬信號的調(diào)制完成的，為了與模擬帶寬進(jìn)行區(qū)分，數(shù)字信道的帶寬一般直接用波特率或符號率來描述。

帶寬在信息論、無線電、通信、信號處理和波譜學(xué)等領(lǐng)域都是一個核心概念。





解釋

帶寬在許多應(yīng)用中都是一個關(guān)鍵的概念。例如在無線電通信中，帶寬是調(diào)制載波占據(jù)的頻率范圍，然而在光學(xué)中帶寬是單個譜線寬度或者整個頻譜范圍。
對于不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的精確定義。例如，其中一個帶寬定義就是超出范圍的頻率函數(shù)為零的頻率范圍。這就對應(yīng)于數(shù)學(xué)概念中的函數(shù)，例如函數(shù)不是零的所有值的“長度”。
另外一些定義可能沒有那么嚴(yán)格，它們丟棄了頻率函數(shù)“很小”的信號頻率。很小可能是意味著它的值在最大值 3 dB 以下，也就是最大值的一半以下；也可能是小于某一個絕對值。由于函數(shù)的寬度有各種各樣的定義，帶寬的定義也就多種多樣，分別用于不同的系統(tǒng)。
根據(jù)Shannon-Hartley 定理（en:Shannon-Hartley theorem），可靠通信的數(shù)據(jù)速率直接與通信所用信號頻率范圍成比例。在這篇文章中，帶寬一詞有時用來表示數(shù)據(jù)速率，有時也表示通信系統(tǒng)的頻率范圍，有時同時表示兩個概念。


模擬系統(tǒng)


對于在數(shù)學(xué)上可以看作時間函數(shù)的模擬信號來說，帶寬是以赫茲為單位、信號的傅里葉變換不為0的頻率范圍。這個定義也可以不嚴(yán)格地定義為在頻域內(nèi)信號的傅里葉變換功率在一個特定門限之上、例如與最大值差在 3dB 的范圍之內(nèi)的頻率范圍。信號帶寬是信號隨著時間波動速度的一個度量，這樣，帶寬越大，信號的變化越快。上面是信號帶寬的描述，帶寬也可以用于系統(tǒng)。在表示系統(tǒng)帶寬的時候，系統(tǒng)帶寬是系統(tǒng)傳遞函數(shù)帶寬的簡稱。
例如，函數(shù)的 3dB 帶寬在圖上表示是 f₂ ? f₁，但是其它的帶寬定義就會得到另外不同的結(jié)果。一個常用的數(shù)量是分?jǐn)?shù)帶寬，它是除以設(shè)備中心頻率得到的帶寬。例如，一個帶寬 2MHz、中心頻率 10MHz 的設(shè)備的分?jǐn)?shù)帶寬是 2/10 或者表示為 20%。
實數(shù)基帶系統(tǒng)既有負(fù)頻率又有正頻率這樣一種現(xiàn)實可能使帶寬變得易于混淆，因為有時帶寬僅僅用來表示正的一半，例如我們偶爾可以看到這樣的表示 B = 2W，其中 B 是總的帶寬，W 是正的帶寬，如果需要為這個信號設(shè)計一個低通濾波器，那么截止頻率至少要保證 W 不受影響。
電子濾波器帶寬是頻率響應(yīng)在峰值中心頻率響應(yīng)差在 3dB 范圍內(nèi)的頻率部分。
在信號處理和控制理論中，帶寬是閉環(huán)系統(tǒng)增益衰減到?3 dB的頻率。
在基礎(chǔ)電路理論中帶通和帶阻濾波器的帶寬表示頻域中信號強(qiáng)度是最大信號強(qiáng)度 的兩個頻率之間的距離。
在光子學(xué)中，帶寬有不同的含義：

某些光源輸出的帶寬，例如 ASE 光源或者激光；超短光脈沖的帶寬可能非常寬廣
例如光纖等一些元件能夠傳輸?shù)念l率范圍寬度
光學(xué)放大器的增益帶寬
其它現(xiàn)象的范圍（例如，反射、非線性過程的相位匹配、或者諧振）
光學(xué)調(diào)制器的最大調(diào)制頻率或者調(diào)制頻率范圍
一些測量儀器（例如功率計）能夠工作的頻率范圍
光學(xué)通信系統(tǒng)能夠達(dá)到的數(shù)據(jù)速率（例如 Gbit/s）




數(shù)字系統(tǒng)

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，帶寬有兩種含義。從技術(shù)意義上來說，它是波特率的俗稱，波特率是系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)符號的速度；口語中它也用來表示信道容量，信道容量是系統(tǒng)能夠傳輸數(shù)據(jù)位的速度（參見Shannon Limit）。這樣，有 32 條獨立數(shù)據(jù)線的 66MHz 數(shù)字總線可以恰當(dāng)?shù)卣f成是 66MHz 帶寬、2.1Gbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸能力，但是對于總線“帶寬 2.1Gbit/s”這樣一種說法這也不應(yīng)感到奇怪。對于模擬的調(diào)制解調(diào)器來說也有同樣的問題，對它來說，每個符號攜帶多位的信息所以通過帶寬 12kHz 的電話線 能夠傳輸 56kbit/s 的信息。
在離散時間系統(tǒng)和數(shù)字信號處理中，根據(jù)Nyquist-Shannon 采樣定理帶寬與采樣率有關(guān)。
帶寬也用于日常生活中用表示某些有限的或者花費金錢的東西。這樣，通信消耗帶寬，不合理地使用其它人的帶寬可以稱為 bandwidth theft。


網(wǎng)頁寄存

一些虛擬主機(jī)服務(wù)商會給帶寬以不同的含義。在這里，帶寬幾乎變成了一個流量概念。意思是指定時間內(nèi)的下行數(shù)據(jù)總量。意味著如果一個網(wǎng)頁寄存公司給你2GB每月的帶寬，那么意味著你的用戶每月只能最多下載2GB的內(nèi)容。

• 通信詞典解釋