Bandbreite ist der Unterschied zwischen den oberen und niedrigeren Frequenzen in einem aneinander grenzenden Satz von Frequenzen. Es wird normalerweise im Hertz gemessen, und kann sich manchmal auf die passband Bandbreite manchmal auf die Basisband-Bandbreite abhängig vom Zusammenhang beziehen. Bandbreite von Passband ist der Unterschied zwischen den oberen und niedrigeren Abkürzungsfrequenzen, zum Beispiel, ein elektronischer Filter, ein Nachrichtenkanal oder ein Signalspektrum. Im Falle eines Filters des niedrigen Passes oder Basisband-Signals ist die Bandbreite seiner oberen Abkürzungsfrequenz gleich. Die Begriff-Basisband-Bandbreite bezieht sich immer auf die obere Abkürzungsfrequenz, unabhängig davon, ob der Filter bandpass oder niedriger Pass ist.

Die Bandbreite im Hertz ist ein Hauptkonzept in vielen Feldern, einschließlich Elektronik, Informationstheorie, Radiokommunikationen, Signalverarbeitung und Spektroskopie.

Eine Schlüsseleigenschaft der Bandbreite ist, dass ein Band einer gegebenen Breite denselben Betrag der Information, unabhängig davon tragen kann, wo dieses Band im Frequenzspektrum (das Annehmen gleichwertigen Geräuschniveaus) gelegen wird. Zum Beispiel kann ein 5-Kilohertz-Band ein Telefongespräch tragen, ob dieses Band am Basisband (als in Ihrer TOPF-Telefonverbindung) oder abgestimmt zu einigen höher (passband) Frequenz ist.

Im Computernetzwerkanschluss und den anderen Digitalfeldern bezieht sich der Begriff Bandbreite häufig auf eine Datenrate, die in Bit pro Sekunde, zum Beispiel Netzdurchfluss, manchmal angezeigte Netzbandbreite, Datenbandbreite oder Digitalbandbreite gemessen ist. Der Grund besteht darin, dass gemäß dem Gesetz von Hartley die Digitaldatenrate-Grenze (oder Kanalkapazität) einer physischen Nachrichtenverbindung zu seiner Bandbreite im Hertz, manchmal angezeigte Bandbreite der Radiofrequenz (RF), Signalbandbreite, Frequenzbandbreite, geisterhafte Bandbreite oder analoge Bandbreite proportional ist. Für die Bandbreite als ein Rechenbegriff sind weniger zweideutige Begriffe Bit-Rate, Durchfluss, maximaler Durchfluss, goodput oder Kanalkapazität.

Übersicht

Bandbreite ist ein Schlüsselkonzept in vielen Telefonie-Anwendungen. In Radiokommunikationen, zum Beispiel, ist Bandbreite die durch eine abgestimmte Transportunternehmen-Welle besetzte Frequenzreihe, wohingegen in der Optik es die Breite einer individuellen geisterhaften Linie oder der kompletten geisterhaften Reihe ist.

In vielen Signalverarbeitungszusammenhängen ist Bandbreite eine wertvolle und beschränkte Quelle. Zum Beispiel misst ein FM-Radioempfänger-Tuner eine beschränkte Reihe von Frequenzen ab. Eine Regierungsstelle (wie die Bundeskommunikationskommission in den Vereinigten Staaten) kann die regional verfügbare Bandbreite aufteilen, um Lizenzinhaber zu übertragen, so dass sich ihre Signale nicht gegenseitig einmischen. Jeder Sender besitzt eine Scheibe der Bandbreite, eine Kostbarkeit (wenn nicht greifbar) Ware.

Für verschiedene Anwendungen gibt es verschiedene genaue Definitionen. Zum Beispiel konnte eine Definition der Bandbreite die Reihe von Frequenzen sein, außer denen die Frequenzfunktion Null ist. Das würde dem mathematischen Begriff der Unterstützung einer Funktion entsprechen (d. h., die Gesamt"Länge" von Werten, für die die Funktion Nichtnull ist). Eine weniger strenge und mehr praktisch nützliche Definition wird sich auf die Frequenzen beziehen, wo die Frequenzfunktion klein ist. Klein konnte um weniger als 3 DB unten (d. h., Macht-Produktion 0.707) der maximale Wert, oder seltener um 10 DB unten bedeuten, oder es konnte unter einem bestimmten absoluten Wert bedeuten. Als mit jeder Definition der Breite einer Funktion sind viele Definitionen zu verschiedenen Zwecken passend.

Bandbreite bezieht sich normalerweise auf die Basisband-Bandbreite im Zusammenhang, zum Beispiel, Abtasttheorem und Nyquist, der Rate probiert, während es sich auf die passband Bandbreite im Zusammenhang der Symbol-Rate von Nyquist oder Kanalkapazität von Shannon-Hartley für Nachrichtensysteme bezieht.

X-DB-Bandbreite

In einigen Zusammenhängen bezieht sich die Signalbandbreite im Hertz auf die Frequenzreihe, in der die geisterhafte Dichte des Signals Nichtnull oder über einem kleinen Schwellenwert ist. Diese Definition wird in Berechnungen der niedrigsten ausfallenden Rate verwendet, die das Abtasttheorem befriedigen wird. Weil diese Reihe des Nichtnullumfangs sehr breit oder unendlich sein kann, wird diese Definition normalerweise entspannt, so dass die Bandbreite als die Reihe von Frequenzen definiert wird, in denen die geisterhafte Dichte des Signals über einer bestimmten Schwelle hinsichtlich seines Maximums ist. Meistens bezieht sich Bandbreite auf die 3-DB-Bandbreite, d. h. die Frequenzreihe, innerhalb deren die geisterhafte Dichte (in W/Hz oder V/Hz) über der Hälfte seines maximalen Werts ist (oder der geisterhafte Umfang, in V oder V/Hz, ist mehr als 70.7 % seines Maximums); d. h. oben −3 DB hinsichtlich der Spitze.

Die Wortbandbreite gilt für Signale, wie beschrieben, oben, aber sie konnte auch für Systeme, zum Beispiel Filter oder Nachrichtenkanäle gelten. Zu sagen, dass ein System eine bestimmte Bandbreite hat, bedeutet, dass das System Signale dieser Bandbreite bearbeiten kann, oder dass das System die Bandbreite eines weißen Geräuscheingangs zu dieser Bandbreite reduziert.

Die 3-DB-Bandbreite eines elektronischen Filters oder Nachrichtenkanals ist der Teil der Frequenzantwort des Systems, die innerhalb von 3 DB der Antwort an seiner Spitze liegt, die im passband Filterfall normalerweise an oder in der Nähe von seiner Zentrum-Frequenz ist, und im lowpass Filter nahe 0 Hertz ist. Wenn der maximale Gewinn 0 DB ist, ist der 3-DB-Gewinn die Reihe, wo der Gewinn mehr ist als-3db, oder die Verdünnung weniger ist als + 3 DB. Das ist auch die Reihe von Frequenzen, wo der Umfang-Gewinn über 70.7 % des maximalen Umfang-Gewinns, und über der Hälfte des maximalen Macht-Gewinns ist. Diese dieselbe "Hälfte der Macht Gewinns" Tagung wird auch in der geisterhaften Breite, und mehr allgemein für das Ausmaß von Funktionen als volle Breite an der Hälfte des Maximums (FWHM) verwendet.

Im elektronischen Filterdesign kann eine Filterspezifizierung verlangen, dass innerhalb des Filters passband der Gewinn nominell 0 DB +/-eine kleine Zahl des DB, zum Beispiel innerhalb +/-1-DB-Zwischenraum ist. Im stopband (s) ist die erforderliche Verdünnung im DB über einem bestimmten Niveau, zum Beispiel> 100 DB. In einem Übergang-Band wird der Gewinn nicht angegeben. In diesem Fall entspricht die Filterbandbreite der passband Breite, die in diesem Beispiel die 1dB-Bandbreite ist. Wenn die Filtershow-Umfang-Kräuselung innerhalb des passband, sich der x DB-Punkt auf den Punkt bezieht, wo der Gewinn x DB unter dem nominellen Passband-Gewinn aber nicht x DB unter dem maximalen Gewinn ist.

Eine allgemein verwendete Menge ist Bruchbandbreite. Das ist die Bandbreite eines durch seine Zentrum-Frequenz geteilten Geräts. Z.B wird ein passband Filter, der eine Bandbreite von 2 MHz mit der Zentrum-Frequenz 10 MHz hat, eine Bruchbandbreite von 2/10, oder 20 % haben.

In Nachrichtensystemen, in Berechnungen der Kanalkapazität von Shannon-Hartley, bezieht sich Bandbreite auf die 3dB-Bandbreite. In Berechnungen der maximalen Symbol-Rate, Nyquist, der Rate und maximale Bit-Rate gemäß der Formel von Hartley probiert, bezieht sich die Bandbreite auf die Frequenzreihe, innerhalb deren der Gewinn Nichtnull ist, oder der Gewinn im DB unter einem sehr großen Wert ist.

Die Tatsache dass in gleichwertigen Basisband-Modellen von Nachrichtensystemen, das Signalspektrum besteht sowohl aus negativen als auch aus positiven Frequenzen, kann zu Verwirrung über die Bandbreite führen, da auf sie manchmal nur durch die positive Hälfte verwiesen wird, und man gelegentlich Ausdrücke solcher als sehen wird, wo die Gesamtbandbreite (d. h. das Maximum passband Bandbreite des Transportunternehmen-abgestimmten RF-Signals und des Minimums passband Bandbreite des physischen passband Kanals) ist, und die positive Bandbreite (die Basisband-Bandbreite des gleichwertigen Kanalmodells) ist. Zum Beispiel würde das Basisband-Modell des Signals verlangen, dass ein lowpass Filter mit der Abkürzungsfrequenz dessen mindestens intakt bleibt, und der physische passband Kanal würde verlangen, dass ein passband Filter dessen mindestens intakt bleibt.

In der Signalverarbeitung und Steuerungstheorie ist die Bandbreite die Frequenz, an der der Systemgewinn des geschlossenen Regelkreises um 3 DB unter der Spitze fällt.

In der grundlegenden elektrischen Stromkreis-Theorie, wenn man Band-Pass und Band studiert - weisen Filter zurück, die Bandbreite vertritt die Entfernung zwischen den zwei Punkten im Frequenzgebiet, wo das Signal vom maximalen Signalumfang (Hälfte der Macht) ist.

Antenne-Systeme

Im Feld von Antennen werden zwei verschiedene Methoden, Verhältnisbandbreite auszudrücken, für engbandige und Breitbandantennen verwendet. Entweder für wird eine Reihe von Kriterien gegründet, um die Ausmaße der Bandbreite, wie Eingangsscheinwiderstand, Muster oder für Polarisation zu definieren.

Prozent-Bandbreite, die gewöhnlich für engbandige Antennen verwendet ist, wird definiert als verwendet. Die theoretische Grenze zur Prozent-Bandbreite ist 200 %, der dafür vorkommt.

Bruchbandbreite- oder Verhältnis-Bandbreite, die gewöhnlich für Breitbandantennen verwendet ist, wird als definiert und wird normalerweise in der Form dessen präsentiert. Bruchbandbreite wird für Breitbandantennen wegen der Kompression der Prozent-Bandbreite verwendet, die mathematisch mit der Prozent-Bandbreite über 100 % vorkommt, der einer Bruchbandbreite 3:1 entspricht.

Photonics

In photonics kommt der Begriff Bandbreite in einer Vielfalt von Bedeutungen vor:

• die Bandbreite der Produktion von einer leichten Quelle, z.B, einer ASE Quelle oder einem Laser; die Bandbreite von optischen Ultrakurzpulsen kann besonders großer sein
• die Breite der Frequenzreihe, die durch ein Element, z.B ein Glasfaserleiter übersandt werden kann
• die Gewinn-Bandbreite eines optischen Verstärkers
• die Breite der Reihe eines anderen Phänomenes (z.B, ein Nachdenken, die Phase, die von einem nichtlinearen Prozess oder einer Klangfülle zusammenpasst)
• die maximale Modulationsfrequenz (oder Reihe von Modulationsfrequenzen) eines optischen Modulators
• die Reihe von Frequenzen, in denen ein Maß-Apparat (z.B, ein powermeter) bedienen kann
• die Datenrate (z.B, in Gbit/s) erreicht in einem optischen Nachrichtensystem; sieh Bandbreite (rechnen).

Ein zusammenhängendes Konzept ist der geisterhafte linewidth der durch aufgeregte Atome ausgestrahlten Radiation.

Siehe auch

• (Zugang von Wiktionary)
• Bandbreite-Leistungsfähigkeit
• Bandbreite-Erweiterung
• Breitband
• Frequenz
• Engbandiger
• Modulation
• Lehrsatz von Shannon-Hartley gibt die Kanalkapazität
• Breitband