根据上下文,术语带宽和频率可以有不同的含义。在此,我们将探讨这些术语在信号处理领域的应用。带宽和频率之间的主要区别在于,频率是指信号的一个分量每秒振荡的次数,而带宽是指信号中可以包含的频率范围。
数据通常是用信号来传递的,而信号是由波构成的。信号频率是指信号每秒振荡的次数,通常以赫兹(Hz)为单位。就声音而言,频率是衡量声音音调的一种方法:高频声音发出高音(“高音”)的声音,而低频声音发出低音(“低音”)的声音。
一个信号可以被认为是由许多不同频率的波叠加而成,因此一个信号可以被分解成一个功率谱,这个功率谱给出了信号中每个分量频率所携带的功率。”音乐播放软件上显示的“均衡器”是功率谱的简化版本。它显示在给定时间播放的音乐中不同频率的级别:
An “equalizer” display in a music player shows at what levels the different frequencies of sounds are present in a wave at any given time.
频谱图可以通过使用频率和时间作为图上的x轴和y轴,并通过使用色标来表示特定频率在给定时间的功率来产生。例如,正在演奏的小提琴的频谱图如下所示:
Frequency spectrogram for a violin being played.
在上图中,横轴表示时间,纵轴表示频率。这14个竖直的“栏”表明当时演奏了14个音符。小横条代表组成每个音符的谐波频率。
Bandwidth refers to the range of component frequencies that is contained in a signal. If the minimum and maximum components of frequencies that occur in a modulated signal are and , then the bandwidth is given by .
当带宽较大时,可以用信号表示更多的频率。例如,具有9-10khz带宽的AM无线电信号不能发射更高频率的声音,而具有100-200khz带宽的FM无线电可以毫无问题地发射更高频率的声音。
下图显示了调频无线电信号的频谱图。
A frequency spectrogram for signals from an FM radio broadcast
在这个图上,横轴代表频率,而纵轴代表时间。正如你所看到的,信号所携带的频率有一个范围。这个范围就是这个信号的带宽。
频率是波每秒振荡的次数。由于一个信号可以由许多不同的波组成,我们可以用频率这个词来表示一个给定分量每秒振荡的次数。
术语带宽是指信号中可容纳的分量频率的总范围。
就声音而言,频率决定了声音的音调。
带宽决定了可以在信号中编码的基音范围。
Image Courtesy:
“equalizer-eq-sound-level-digital-255396” by bykst (Own work) [CC0 1.0], via Pixabay (Modified)
“小提琴波形的频谱图…”由Antilive(由User:Omegatron using Adobe海选[CC BY-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***
“德国调频广播传输的频谱图……”作者:Casandro~comm***wiki(自己的作品)[CC by-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***
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