如何理解带宽

我们平时经常听到的带宽其实是宽带，举个栗子：我家用的是xx运营商提供的，号称1000M宽带，这其实指是的网络数据传输的速率是：1000Mbs（即125MBps）。

那么既然有宽带，就有窄带了？没错，有一个名称叫做窄带。我们是先有了窄带后有了宽带，现在反而没有多少人知道窄带了。20多年前大家用电话线拨号上网，用的就是窄带上网技术。就是说传统电话网络（电路交换网）就是窄带网络。

好，我们要回归正题。现在我们所说的带宽并非是指数据速率，而是指：信号不失真情况下的频谱宽度。

我们来看一下带宽的概念，它对信号完整性相关知识内容的理解非常非常地重要。带宽是指：表示频谱中最高的有效正弦波频率分量值，所有高于带宽的频率都可忽略不计。

如下图所示，如果1GHZ理想方波信号，只用0,1,3次谐波组合成时域波形时，那么它的带宽值就是3GHz，此时其它高于3GHz的正弦波分量为0。

 

但实际电路中不会存在一个如下图所示的理想界限：小于某一频点的信号分量无损通过，而大于某一频点信号分量则是100%衰减。

一般情况下，衰减量对相对频率是连续的。如下图所示，信号在不同的频率上的衰减并非是突变的。因此，我们要如何去定义它的截止频率呢？或则说我们认为信号能通过频率的衰减是多少呢？

好，我们一般定义最高有效正弦波频率分量指的是：1.从时域来说，谐波幅度高于相同基频理想方波中谐波幅度70%的那一点。2.从频域来说，是实际波形的谐波分量开始比1/ƒ下降得更快的那个频率点：转折频率：ƒknee，低于正常幅值3dB。所以我们得到的带宽频率是指：信号电压衰减3dB的频点。并非是说：信号经过一个电路系统时，在该电路系统的带宽范围内，信号能100%不失真。举个栗子：示波器的测量带宽，要考虑这个问题，否则测量出来的信号失真会比较严重。带宽对实际电路分析和应用有着极大的作用，但是我们并不能很容易观测到信号的最高有效频率分量。如何能通过简单测试/观测到的参数来得到带宽？前面我们通过对理想方波的频域-时域反向组合，得到信号边沿时间跟最高频率分量强相关，那么是否可以得到信号边沿与带宽的关系？

如下图为已知波形幅度10%~90%的边沿时间和带宽的简单关系，通过测量发现带宽与边沿时间的倒数有关，用直线拟合得出信号带宽和边沿时间关系：BW = 0.35/RT。