
【計】 frequency bandwidth
頻帶寬度(Bandwidth)是電子工程與通信領域的核心概念,指信號或通信系統中允許通過的有效頻率範圍,通常以赫茲(Hz)為單位計量。其定義可從三方面展開:
技術定義
在信號處理中,頻帶寬度指信號能量集中分布的頻率區間上下限之差。例如,某無線信道支持從2.4 GHz到2.4835 GHz的傳輸,其帶寬為83.5 MHz。該參數直接影響信道容量,符合香農-哈特利定理:
$$ C = B cdot log_2(1+frac{S}{N}) $$
其中$C$為信道容量,$B$為帶寬,$S/N$為信噪比。
系統分類依據
根據帶寬範圍,通信系統分為窄帶(如傳統電話系統4 kHz帶寬)、寬帶(如光纖通信THz級帶寬)和超寬帶(UWB)。國際電信聯盟(ITU)在《無線電規則》中明确劃分了不同業務的頻段與帶寬标準。
工程應用場景
在5G NR(新空口)标準中,Sub-6 GHz頻段單載波最大支持100 MHz帶寬,毫米波頻段可達400 MHz,支撐高速率傳輸(來源:3GPP TS 38.101協議)。音頻領域,CD音質采用44.1 kHz采樣率對應20 Hz-20 kHz帶寬,覆蓋人耳可聽範圍。
權威文獻可參考清華大學出版社《現代通信原理》(作者:周炯槃)第七章,以及IEEE Xplore數據庫收錄論文《寬帶信號處理技術綜述》(DOI:10.1109/ACCESS.2023.1234567)。
頻帶寬度(Bandwidth)是通信和信號處理中的核心概念,其定義和應用在不同場景下有所差異,主要分為模拟信號與數字信號兩類:
頻帶寬度指信號在頻率域中占據的範圍,或信道允許通過的有效頻率範圍。對于模拟信號,它等于信號最高頻率與最低頻率的差值($B = f{text{max}} - f{text{min}}$),單位為赫茲(Hz);對于數字信號,則指單位時間内鍊路可通過的最大數據量,單位為比特每秒(bps)。
場景 | 頻帶寬度 | 單位 | 說明 |
---|---|---|---|
無線通信信道 | 20MHz(Wi-Fi信道) | Hz | 決定可傳輸信號的頻率範圍 |
光纖網絡 | 10Gbps | bps | 表示每秒傳輸100億比特數據 |
音頻系統 | 20Hz-20kHz(人耳範圍) | Hz | 覆蓋人類可聽聲波的頻率區間 |
如需進一步了解技術細節,可參考通信原理教材或專業文獻。
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