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3dB帶寬指幅值等于最大值的二分之根號二倍時(shí)對應的頻帶寬度,幅值的平方即為功率，平方后變?yōu)?/2倍，在對數坐標中就是-3dB的位置了，也就是半功率點(diǎn)了，對應的帶寬就是功率在減少至其一半以前的頻帶寬度，表示在該帶寬內集中了一半的功率。 信號帶寬是信號頻譜的寬度，也就是信號的最高頻率分量與最低頻率分量之差，譬如，一個(gè)由數個(gè)正弦波疊加成的方波信號，其最低頻率分量是其基頻，假定為f =2kHz，其最高頻率分量是其7次諧波頻率，即 信道帶寬則限定了允許通過(guò)該信道的信號下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個(gè)頻率通帶。比如一個(gè)信道允許的通帶為1.5kHz至15kHz，其帶寬為13.5kHz，上面這個(gè)方波信號的所有頻率成分當然能從該信道通過(guò)，如果不考慮衰減、時(shí)延以及噪聲等因素，通過(guò)此信道的該信號會(huì )毫不失真。然而，如果一個(gè)基頻為1kHz的方波，通過(guò)該信道肯定失真會(huì )很?chē)乐?；方波信號若基頻為2kHz，但最高諧波頻率為18kHz，帶寬超出了信道帶寬，其高次諧波會(huì )被信道濾除，通過(guò)該信道接收到的方波沒(méi)有發(fā)送的質(zhì)量好；那么，如果方波信號基頻為500Hz，最高頻率分量是11次諧波的頻率為5.5kHz，其帶寬只需要5kHz，遠小于信道帶寬，是否就能很好地通過(guò)該信道呢？其實(shí)，該信號在信道上傳輸時(shí)，基頻被濾掉了，僅各次諧波能夠通過(guò)，信號波形一定是不堪入目的。 通過(guò)上面的分析并進(jìn)一步推論，可以得到這樣一些結果： （1）如果信號與信道帶寬相同且頻率范圍一致，信號能不損失頻率成分地通過(guò)信道； （2）如果帶寬相同但頻率范圍不一致時(shí)，該信號的頻率分量肯定不能完全通過(guò)該信道（可以考慮通過(guò)頻譜搬移也就是調制來(lái)實(shí)現）； （3）如果帶寬不同而且是信號帶寬小于信道帶寬，但信號的所有頻率分量包含在信道的通帶范圍內，信號能不損失頻率成分地通過(guò)； （4）如果帶寬不同而且是信號帶寬大于信道帶寬，但包含信號大部分能量的主要頻率分量包含在信道的通帶范圍內，通過(guò)信道的信號會(huì )損失部分頻率成分，但仍可能被識別，正如數字信號的基帶傳輸和語(yǔ)音信號在電話(huà)信道傳輸那樣； （5）如果帶寬不同而且是信號帶寬大于信道帶寬，且包含信號相當多能量的頻率分量不在信道的通帶范圍內，這些信號頻率成分將被濾除，信號失真甚至嚴重畸變； （6）不管帶寬是否相同，如果信號的所有頻率分量都不在信道的通帶范圍內，信號無(wú)法通過(guò)； （7）不管帶寬是否相同，如果信號頻譜與信道通帶交錯，且只有部分頻率分量通過(guò)，信號失真。 另外，我們在分析在信道上傳輸的信號時(shí)，不能總是認為其帶寬一定占滿(mǎn)整個(gè)信道，比如頻帶傳輸；即使信號占據整個(gè)信道，也不一定總是把它想像成一個(gè)方波，它也可能是其它的波形，比如在一個(gè)單頻的正弦波上寄載其它模擬信號或數字信號而形成的復合波形。我們再舉一些實(shí)例，進(jìn)一步明晰信號與信道的帶寬問(wèn)題。 第一個(gè)例子仍是數字方波信號的基帶傳輸（信號可能從零頻率，也可能不是從零開(kāi)始，直至某個(gè)較高的頻率分量占滿(mǎn)整個(gè)信道帶寬，該較高頻率分量通常由信道上限頻率決定），我們知道，數字方波信號帶寬可以無(wú)限，但信道帶寬總是有限的，因此信道帶寬限定了通過(guò)信道的信號帶寬。如果信號基頻和部分諧波能通過(guò)該信道，一般說(shuō)來(lái)，接收到信號是可以被識別出的；如果信道的下限頻率高于信號的基頻，則基頻甚至部分諧波被濾除，由于基頻包含了信號的大部分能量（在時(shí)域圖上反映出是所有疊加的信號波形中振幅最大的波形），因此接收到的信號難以識別。所以傳輸方波的信道要求其下限頻率要低于信號的基頻。 第二個(gè)例子是電話(huà)信道，假定其頻率范圍從300~3300Hz，帶寬為3kHz，而語(yǔ)音信號頻譜則一般為100Hz~7kHz的范圍。電話(huà)信道將語(yǔ)音信號頻譜掐頭去尾，因為語(yǔ)音信號的主要能量集中在中心的一些頻率分量附近，所以通過(guò)電話(huà)信道傳輸的語(yǔ)音信號，雖有失真，但仍能分辨。 第三個(gè)例子是電話(huà)線(xiàn)數字載波，即把數字信號調制到音頻載波信號上，該載波是正弦波。電話(huà)線(xiàn)數據傳輸并不占滿(mǎn)整個(gè)帶寬，而是取中間部分頻帶，即600~3000Hz，帶寬2400Hz。假定采用幅度調制（最簡(jiǎn)單的做法是通過(guò)在每個(gè)信號單元保留載波或除去載波來(lái)表示二進(jìn)制的兩種取值），如果采用全雙工通信方式，則需將電話(huà)線(xiàn)數據信道一分為二，每個(gè)子信道各占1200Hz帶寬，一個(gè)600~1800Hz，另一個(gè)1800~3000Hz；兩個(gè)子信道的載波頻率是各子信道中的中心頻率，即分別為1200Hz和2400Hz，換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)中心頻率兩邊各有一個(gè)600Hz的邊帶。 數字調頻術(shù)和調相技術(shù)更復雜些，在時(shí)域上看，它們的每個(gè)信號單元周期時(shí)間可以與調幅相同；但從頻域上看，每個(gè)周期內使載波頻率和相位隨著(zhù)所表示的數值變化而發(fā)生改變，信號相位的變化實(shí)際上在幅-頻頻域圖上也表現為頻率的變化。尤其是當每個(gè)信號單元包含多個(gè)比特的情況，會(huì )產(chǎn)生多個(gè)頻率分量。對于每個(gè)信號單元包含1個(gè)比特的情況，數字調頻的每個(gè)子信道需要兩個(gè)不同的頻率表示二進(jìn)制數字，也就是說(shuō)，在2400Hz帶寬的數據信道上有四個(gè)中心頻率以及它們的邊帶。也就是說(shuō)，分為了四段頻帶，600~1200Hz、1200~1800Hz、1800~2400Hz、2400~3000Hz；中心頻率分別為900Hz、1500Hz、2100Hz和2700Hz。 第四個(gè)例子是無(wú)線(xiàn)調幅廣播的模擬載波，即把語(yǔ)音、音樂(lè )等音頻數據生成的原始電信號調制到具有某個(gè)廣播頻率的載波上（實(shí)際是頻譜搬移，將相對較低的20Hz~20kHz頻譜搬遷到較高300kHz~3MHz的頻譜上）。無(wú)線(xiàn)信道利用的是自由空間，帶寬似乎可以達到整個(gè)頻譜，但實(shí)際上并非如此，首先，不同波段的頻率需要不同的傳播方式（地表導波、對流層散射、電離層反射、視線(xiàn)定向、空間轉發(fā)）才能發(fā)揮最佳效率，不可能只采用一種傳播方式使用如此廣闊的頻帶；其次，頻帶跨度太大，不同頻率分量傳播的時(shí)延相差較遠，不利于信號的正確識別和還原，數據率也因高低難以兼顧而受限；再則，無(wú)線(xiàn)信道是一種共享的公用廣播信道，為了避免不同信源的相互干擾，在全球或者局部范圍，必須進(jìn)行信道分割與分配，分割出的每個(gè)信道根據不同的用途，其帶寬相距很大，但不管多寬，都是很有限的；無(wú)論何種信號（即使理論上帶寬無(wú)限的信號）在實(shí)際的傳輸中也不必一定要非常寬，也是允許損失一定頻率成分的。無(wú)線(xiàn)調幅廣播以載波頻率為中心頻率，將原始信號作為兩個(gè)相同帶寬的邊帶(上下邊帶)寄載到該載波上，調制后的該調幅信號總帶寬為原始信號的2倍 |
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