周波数の連続範囲内の高い周波数と低い周波数の差は、帯域幅と呼ばれます。通常はヘルツで測定され、コンテキストによっては、パスバンド帯域幅またはベースバンド帯域幅のいずれか、または両方を同時に指す場合があります。エレクトロニクス、情報理論、デジタル通信、無線通信、信号処理、分光法などの多くの分野では、通信チャネルの周波数範囲を指すために「帯域幅」という用語が使用されています。電気信号の立ち上がり時間は、最大値の 10% から最大値の 90% に変化するのにかかる時間です。立ち上がり時間の逆数は立ち下がり時間で、信号が高レベルから低レベルに移行する速度です。
帯域幅
たとえば、振幅変調と周波数変調のトピックに関する議論で見たように、元の信号がキャリア信号に重畳されるか、キャリア信号がその周波数を変更すると、送信者から受信者に情報を運ぶことができます。復調して元の信号に戻すことができます。すべての信号は、さまざまな周波数の膨大な数の波長で構成されており、各信号は含まれる波長によって区別されます。これにより、識別段階で信号の識別に使用される手順に進みます。
これは、生成された信号の高周波数と低周波数の差として定義され、その合計帯域幅のパーセンテージとして表されます。信号の高周波数または高周波数 (fH) と低周波数 (fL) の差は、帯域幅 (B) (fL) として知られています。単位は、周波数の測定単位であるヘルツ(Hz)で表されます。
私が何を得ているのかをよりよく理解するために、例を見てみましょう。ラジオを聞くと、さまざまな周波数でさまざまな放送局が放送されているのが聞こえます。 FM ラジオの帯域幅は 200 KHz で、ほとんどの場所で 88.1 MHz から 101.1 MHz の範囲です。ラジオをチューニングすると、さまざまな周波数でさまざまな放送局が放送されているのが聞こえます。
すべてのチャネルがすべての周波数を占有しているわけではなく、すべての周波数にチャネルが存在するわけではなく、チャネル識別番号 (ID) のように、すべてのチャネルに固有の周波数があります。
帯域幅テスト ソフトウェアは、事前定義された期間にわたって標準量のデータを送信するか、指定された時間内に一定量のデータを転送することによって、最大帯域幅の正確な評価を提供することを目的としています。テスト期間中、インターネット通信が遅延する可能性があります。ほとんどの場合、より正確な評価が必要であり、さまざまな種類の専門ソフトウェアを使用して、スループットを正しく測定したり、ネットワーク プロトコルの結果を示したりすることができます。
ファイル サイズに関しては、通信接続のスループットはビット/秒で測定されますが、ファイル サイズはバイトで測定されます。 IEC 規格によれば、1 メガバイトは 100 万バイトに相当します。 1 メガバイトが (1.024 バイト) に等しく、しばしば「1 メガバイト」と呼ばれる Windows システム標準とは異なり、これは Linux の場合です。キロバイトとギガバイトは、どちらも同じ二重の用語で表されます。
チャネル ノイズの存在は重要な影響です。デジタル通信システムでは、論理パスと物理パスの両方が可能です。コンピュータネットワークの最大スループットを決定するために、適切な機器を使用して 1 つまたは複数の帯域幅テストが実行されます。測定方法の 1 つは、あるシステムから別のシステムへのテスト ファイルの転送を伴います。転送時間が記録され、転送中に経過した時間でファイル サイズを割ることによってスループットが計算されます。ただし、ウィンドウのサイズ、遅延、受信機と送信機の欠陥など、その他の重要な要因は、この計算では考慮されていません。その結果、多くの場合、スループットは TCP 受信ウィンドウ (基本的には、コンピューターが送信者に確認応答する前に取得できるデータの量) を送信の往復時間で割った値よりも小さくなり、測定された帯域幅の上限になります。
帯域幅はどのように決定されますか?
ほとんどの場合、システムの周波数応答は、単一の周波数正弦波を入力信号として使用して記述されます。レーザー ダイオード ドライバーの 3 dB 帯域幅について話すときは、ドライバー コントローラーによって半分に減衰された正弦波周波数について言及しています。
ドライバーの帯域幅をテストする場合は、ピーク電圧が 1 ボルトの正弦波セットポイントから開始し、正弦波の周波数を徐々に上げて、同等のセットポイントの 0.5 ボルトのみが生成されるようにします。これは 3dB 帯域幅に相当します。
信号帯域幅の用途
超音波
医学における 20000 Hz を超える周波数の音響信号の使用は、さまざまな目的で、内臓の健康と状態を検出するため、または妊娠中に胎児の発育を判断するために行われます。
レーダー
RADAR は、「Radio Detection and Ranging」の略です。 RADAR は、多くの場合 1 ～ 3 MHz の範囲の非常に高い周波数を持つノイズを使用し、宇宙探査、軍事、工学、金属研究、およびその他の同様の分野などのアプリケーションで使用されます。
その結果、信号帯域幅の考え方を調査し、その適用可能性と制限を特定しました。ここで説明するトピックを完全に理解することは、読者が実際のシステムのさまざまな複雑さと操作上のニーズを理解するのに役立ちます。
結論
多くの電気通信アプリケーションは、基本的な概念である帯域幅の概念に依存しています。たとえば、無線通信で変調されたキャリア信号が占める周波数範囲は、帯域幅と呼ばれます。 FM ラジオ受信機のチューナーは、特定の周波数範囲からの信号しか受信できません。一般に、信号処理システムは狭い周波数帯域で最も効率的です。この周波数範囲内では、システムの応答は一様に滑らかです。この帯域の外に出ると、周波数応答は着実に減少し始めます。カットオフ周波数は、システムを通過するエネルギー量が減少するシステムの周波数応答限界であり、カットオフ周波数として知られています。信号の周波数は、その帯域幅 (Hz) を決定するためにヘルツで測定されます。コンテキストに応じて、帯域幅はそれぞれパスバンド帯域幅またはベース帯域幅と呼ばれることがあります。
