
【计】 frequency bandwidth
频带宽度(Bandwidth)是电子工程与通信领域的核心概念,指信号或通信系统中允许通过的有效频率范围,通常以赫兹(Hz)为单位计量。其定义可从三方面展开:
技术定义
在信号处理中,频带宽度指信号能量集中分布的频率区间上下限之差。例如,某无线信道支持从2.4 GHz到2.4835 GHz的传输,其带宽为83.5 MHz。该参数直接影响信道容量,符合香农-哈特利定理:
$$ C = B cdot log_2(1+frac{S}{N}) $$
其中$C$为信道容量,$B$为带宽,$S/N$为信噪比。
系统分类依据
根据带宽范围,通信系统分为窄带(如传统电话系统4 kHz带宽)、宽带(如光纤通信THz级带宽)和超宽带(UWB)。国际电信联盟(ITU)在《无线电规则》中明确划分了不同业务的频段与带宽标准。
工程应用场景
在5G NR(新空口)标准中,Sub-6 GHz频段单载波最大支持100 MHz带宽,毫米波频段可达400 MHz,支撑高速率传输(来源:3GPP TS 38.101协议)。音频领域,CD音质采用44.1 kHz采样率对应20 Hz-20 kHz带宽,覆盖人耳可听范围。
权威文献可参考清华大学出版社《现代通信原理》(作者:周炯槃)第七章,以及IEEE Xplore数据库收录论文《宽带信号处理技术综述》(DOI:10.1109/ACCESS.2023.1234567)。
频带宽度(Bandwidth)是通信和信号处理中的核心概念,其定义和应用在不同场景下有所差异,主要分为模拟信号与数字信号两类:
频带宽度指信号在频率域中占据的范围,或信道允许通过的有效频率范围。对于模拟信号,它等于信号最高频率与最低频率的差值($B = f{text{max}} - f{text{min}}$),单位为赫兹(Hz);对于数字信号,则指单位时间内链路可通过的最大数据量,单位为比特每秒(bps)。
场景 | 频带宽度 | 单位 | 说明 |
---|---|---|---|
无线通信信道 | 20MHz(Wi-Fi信道) | Hz | 决定可传输信号的频率范围 |
光纤网络 | 10Gbps | bps | 表示每秒传输100亿比特数据 |
音频系统 | 20Hz-20kHz(人耳范围) | Hz | 覆盖人类可听声波的频率区间 |
如需进一步了解技术细节,可参考通信原理教材或专业文献。
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