频带,即带宽,指
信号所占据的
频带宽度;在被用来描述
信道时,带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。对于
模拟信号而言,带宽又称为频宽,以
赫兹(Hz)为单位。例如模拟电话的信号带宽为3100Hz,一个PAL-D电视频道的带宽为8MHz(含保护带宽)。对于
数字信号而言,带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量。例如
ISDN的B信道带宽为64Kbps。由于数字信号的传输是通过模拟信号的调制完成的,为了与模拟带宽进行区分,数字信道的带宽一般直接用
波特率或
符号率来描述。
另外一些定义可能没有那么严格,它们丢弃了频率函数“很小”的信号频率。很小可能是意味着它的值在最大值 3
dB以下,也就是最大值的一半以下;也可能是小于某一个绝对值。由于函数的宽度有各种各样的定义,带宽的定义也就多种多样,分别用于不同的系统。
根据Shannon-Hartley 定理,可靠通信的数据速率直接与通信所用信号频率范围成比例。在这篇文章中,带宽一词有时用来表示数据速率,有时也表示通信系统的频率范围,有时同时表示两个概念。
对于在数学上可以看作时间函数的
模拟信号来说,带宽是以赫兹为单位、信号的
傅里叶变换不为0的频率范围。这个定义也可以不严格地定义为在频域内信号的傅里叶变换功率在一个特定门限之上、例如与最大值差在 3dB 的范围之内的频率范围。信号带宽是信号随着时间波动速度的一个度量,这样,带宽越大,信号的变化越快。上面是信号带宽的描述,带宽也可以用于系统。在表示系统带宽的时候,系统带宽是系统
传递函数带宽的简称。
例如,函数的 3dB 带宽在图上表示是,但是其它的带宽定义就会得到另外不同的结果。一个常用的数量是分数带宽,它是除以设备中心频率得到的带宽。例如,一个带宽 2MHz、中心频率 10MHz 的设备的分数带宽是 2/10 或者表示为 20%。
实数基带系统既有负频率又有正频率这样一种现实可能使带宽变得易于混淆,因为有时带宽仅仅用来表示正的一半,例如我们偶尔可以看到这样的表示B=2W,其中B是总的带宽,W是正的带宽,如果需要为这个信号设计一个
低通滤波器,那么截止频率至少要保证W不受影响。
在基础电路理论中带通和
带阻滤波器的带宽表示频域中信号强度是最大信号强度的两个频率之间的距离。
在数字通信系统中,带宽有两种含义。从技术意义上来说,它是
波特率的俗称,波特率是系统传输数据符号的速度;口语中它也用来表示
信道容量,信道容量是系统能够传输数据的速度(参见Shannon Limit)。这样,有32 条独立数据线的66MHz
数字总线可以恰当地说成是66MHz 带宽、2.1Gbit/s 的数据传输能力,但是对于总线“带宽2.1Gbit/s”这样一种说法这也不应感到奇怪。对于模拟的
调制解调器来说也有同样的问题,对它来说,每个符号携带多位的消息所以通过带宽12kHz 的
电话线能够传输56kbit/s 的消息。
在
离散时间系统和数字信号处理中,根据Nyquist-Shannon 采样定理带宽与
采样率有关。
一些虚拟主机服务商会给带宽以不同的含义。在这里,带宽几乎变成了一个流量概念。意思是指定时间内的下行数据总量。意味着如果一个网页寄存公司给你2GB每月的带宽,那么意味着你的用户每月只能最多下载2GB的内容。