带宽 什么是带宽？

术语“带宽”出现在各种工程讨论中。模拟电路、测试和测量、射频系统、数字通信和计算带宽等概念是现代电子技术不可缺少的组成部分。

因此...这是什么意思？

我真诚地想知道，我们中有多少人能立即对“带宽”这个词做出一个连贯的定义或解释。许多困难源于这个词有几种含义。困惑的另一个来源，或者至少是不确定性，可以在我们有时忽略的微妙细节中找到。

带宽的定义:频带的宽度

可能的话，我喜欢从基于术语的成分词定义入手，或者在成分词难以识别的情况下从词源入手。所讨论的术语显然包括“频带”和“宽度”。“频带”是指频带或频带的范围，“宽度”是指在频域中观察时频带的外观。

由两个单频正弦波组成的信号的频域表示。

窄带和宽带

这个简要分析发现了一个问题。假设我们在树林里散步，我指着一条小溪。“那条小溪宽吗？”我问。当然这个问题没有答案。当然，对于想游过它的蝌蚪来说，它很宽，但对于大象来说，它并不宽。

同样，如果我们把带宽描述为宽或窄，其实是在拿带宽和其他东西做比较。如果大家都明白了比较点，应该不会有什么混淆，但是要记住，“宽带”和“窄带”可能意味着截然不同的东西。例如，研究人员使用超宽带系统，模拟设计人员习惯于低噪声运算放大器电路，不需要处理大于几十千赫的频率。

在很多情况下，实际指定带宽更有意义。这无疑消除了将带宽描述为“宽”或“窄”的模糊性，但绝不是完美的解决方案。

如何选择乐队

如果有人给你一个放大器模块，说它的带宽是200 kHz，是什么意思？据推测，放大器频率响应的一些突出方面包括覆盖200千赫范围的频率。但是，模棱两可的信息不属于项目附近的任何地方，我们来看看。

如果“功能”是指“能够产生某种输出信号”，那么放大器或滤波器的带宽并不规定电路工作的频率范围。相反，它指定了电路遇到的频率范围。一些性能标准。最常见的标准是基于-3dB频率。幅度降低3dB相当于功率降低50%，这是识别带宽的一种方便方法。

带通滤波器带宽？

对于低通滤波器，200千赫的带宽意味着200千赫是电路抑制一半信号功率的频率，而低于200千赫的所有频率的功率抑制都小于50%。

重要的是要理解，在这种情况下，带宽可能意味着其他东西。即使输入信号的功率降低80%，该设备也可以提供足够的性能。在这种情况下，可以将带宽定义为从0Hz延伸到滤波器抑制80%功率的频率。

那么，高通滤波器的带宽是多少？

如果有人告诉你高通滤波器的带宽是200 kHz，请随时回复。如果我们将低通滤波器逻辑应用于高通响应，频带将从-3dB频率扩展到无穷大。我认为高通滤波器的带宽可能是经历50%以上功率抑制的频率带宽，但我不认为人们会这样使用这个术语。

这里的底线是，带宽是一个相当模糊的术语，即使是在放大器和滤波器的有限环境中。如有疑问，请澄清。

射频应用中的带宽

射频系统的设计涉及对信号频率如何变化以及如何相互作用的广泛分析，提到带宽并不少见。不幸的是，“带宽”在射频领域不是一个特别简单的术语。

-3dB带宽

首先我们有一个-3dB版本的带宽。如果正在描述基带信号，我将假设带宽指示从0Hz到信号的频域表示具有比最大幅度低3dB的幅度的频率范围。

调制信号和信道间隔

接下来，我们在调制信号和信道间隔的上下文中有带宽。这里的问题是可能相互干扰的调制信号的必要频率分离。

如果无线标准使用带宽为1 MHz的信道，这是否意味着调制信号的整个频谱都包含在1 MHz频带内？不会，因为有少量的能量不可避免地延伸到频谱的中心频率之外。

我的一本教科书上说，射频工程师通常使用“99%带宽”，即包含99%频谱功率的频率范围。这里的要点是，如果信道间隔使得只有1%的信号功率干扰相邻信道，则性能不会显著降低。这张图表传达了总体思路:

负频率

最后是负频率问题。有时，带宽包括负频率；其他时候，没有。

例如，如果我们谈论基带信号，带宽可以指从0赫兹到与基带频谱相关的某些频率的频率范围。然而，如果基带信号通过例如幅度调制被移动到更高的频率，负频率也被移动，并且调制信号的带宽现在比在前一句中讨论的更宽。