帶寬的定義

　　帶寬應用的領域非常多，可以用來標識信號傳輸的數據傳輸能力、標識單位時間內通過鏈路的數據量、標識顯示器的顯示能力。

　　1.在模擬信號系統又叫頻寬，是指在固定的時間可傳輸的資料數量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數據的能力。通常以每秒傳送周期或赫茲（Hz）來表示。

　　2.在數字設備中，帶寬指單位時間能通過鏈路的數據量。通常以bps來表示，即每秒可傳輸之位數。

　　示波器帶寬

　　示波器帶寬是指輸入一個幅度相同，頻率變化的信號，當示波器讀數比真值衰減3dB時，此時的頻率即為示波器的帶寬。也就是說，輸入信號在示波器帶寬處測試值為真值-3dB，帶寬不是示波器能顯示的最高頻率。一般情況下，示波器帶寬應為所測信號最高頻率的3~5倍。

　　對于經常跟示波器打交道的電子工程師來說，示波器的帶寬無疑是他們最關心的指標之一。帶寬直接影響信號的保真度和測量的準確度。我們通常所說的帶寬是指-3dB帶寬，如圖 1所示。在200M帶寬的示波器上輸入200M的正弦波，理論上其幅度會下降3dB。然而，你若對此時測量到的信號幅度除以0.707，想以此獲得真實的信號的幅度，得到的結果卻未必正確。因為實際上，示波器在設計時，為了保證帶寬參數和減小信號失真，在帶內的信號衰減幅度通常會小于3dB。所以，200M帶寬是一個設計指標，保證對200M以內的正弦波幅度的衰減不超過3 dB，以提供較好的測量置信度。

　　采樣率簡介

　　采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續信號中提取并組成離散信號的采樣個數，它用赫茲（Hz）來表示。采樣頻率的倒數是采樣周期或者叫作采樣時間，它是采樣之間的時間間隔。通俗的講采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個信號樣本。

　　采樣定理

　　所謂采樣定理，又稱香農采樣定理，奈奎斯特采樣定理，是信息論，特別是通訊與信號處理學科中的一個重要基本結論。

　　采樣是將一個信號（即時間或空間上的連續函數）轉換成一個數值序列（即時間或空間上的離散函數）。采樣定理指出，如果信號是帶限的，并且采樣頻率高于信號帶寬的兩倍，那么，原來的連續信號可以從采樣樣本中完全重建出來。

　　帶限信號變換的快慢受到它的最高頻率分量的限制，也就是說它的離散時刻采樣表現信號細節的能力是有限的。

　　采樣定理是指，如果信號帶寬不到采樣頻率的一半（即奈奎斯特頻率），那么此時這些離散的采樣點能夠完全表示原信號。高于或處于奈奎斯特頻率的頻率分量會導致混疊現象。大多數應用都要求避免混疊，混疊問題的嚴重程度與這些混疊頻率分量的相對強度有關。

　　采樣頻率必須大于被采樣信號帶寬的兩倍，另外一種等同的說法是奈奎斯特定律必須大于被采樣信號的帶寬。如果信號的帶寬是100Hz，那么為了避免混疊現象采樣頻率必須大于200Hz。換句話說就是采樣頻率必須至少是信號中最大頻率分量頻率的兩倍，否則就不能從信號采樣中恢復原始信號。

　　在模擬視頻系統中，采樣率定義為幀頻和場頻，而不是概念上的像素時鐘。圖像采樣頻率是傳感器積分周期的循環速度。由于積分周期遠遠小于重復所需時間，采樣頻率可能與采樣時間的倒數不同。

　　50Hz-PAL視頻

　　60/1.001Hz-NTSC視頻

　　當模擬視頻轉換為數字視頻的時候，出現另外一種不同的采樣過程，這次是使用像素頻率。一些常見的像素采樣率有：

　　13.5MHz-CCIR601、D1video

　　高頻luminance成分的混淆現象作為摩爾紋出現。

　　示波器的帶寬與采樣率是什么關系

　　帶寬是反映信號頻率通過能力，帶寬越大，對信號中的各種頻率成分（特別是高頻成分）能準確有效地放大與顯示，也就較為準確，如果帶寬不夠，那就會損失很多高頻成分，信號自然就顯示不準確了，出現較大誤差。而采樣率是將模擬量轉換為數字量時對信號轉換的頻率（即每秒采集次數），這個頻率越高，單位時間內對信號的采集就越多，信號中的信息就保留越多，丟失信息就少，轉換出的數字量就能準確反映信號的數值，再由LCD顯示就能較為準確完整顯示信號波形，采樣點越多，顯示的點就越多，就越清晰。

　　對數字式示波器至少有兩部分：被測信號的Y通道和采樣部分。Y通道是放大（或衰減）被測信號的，帶寬是針對Y通道而言。假如Y通道能對0~10MHz范圍所有正弦信號均勻而不失真的放大，則它的帶寬就是10MHz。由于復雜波形的信號由各種不同諧波的正弦信號組成，而且這些諧波構成的帶寬可能很寬，所以，為了保證真實放大復雜信號，你的Y通道的帶寬越大越好。

　　僅有帶寬足夠的Y通道還不夠，為了捕獲波形，你還得對經過Y通道放大的信號進行采樣啊！這個采樣的快慢就是采樣速率。采樣速率越快，單位時間內對復雜波形捕獲的點也就越多，最后拼裝顯示出來的波形就越接近真實的復雜信號。

　　所以，帶寬和采樣速率雖然是兩個不同的參數，但它們都對真實還原被測波形都非常重要。