28 第一部分数据通信 China-pub.com 载 都集中在一个相对较窄的频带范围之内，因此我们将信号大部分能量集中的那段频带称为有效 带宽，简称带宽。任何信号都有带宽。一般来说，信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的 速率就越高，要求传输介质的带宽也越大。下面我们将简单介绍常见信号的频谱和带宽。 声音信号的频谱大致在20Hz~2000kHz的范围（低于20Hz的信号为次声波，高于2000KHz 的信号为超声波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而话音信号的标准频 谱为300Hz~3400Hz,其带宽为3kHz。电视信号的频谱为0~4MHz,因此其带宽为4MHz。 作为一个特殊的例子，单稳脉冲信号的带宽为无穷大。而对于二进制信号，其带宽一般依赖于 信号波形的确切形状以及0、1的次序。信号的带宽越大，它就越忠实地表示着数字序列。 2.2.2信道的截止频率与带宽 根据傅立叶级数我们知道，如果一个信号的所有频率分量都能完全不变地通过信道传输到 接收端，那么在接收端由这些频率分量叠加起来而形成的信号则和发送端的信号是完全一样的， 即接收端完全恢复了发送端发出的信号。但现实世界上，没有任何信道能毫无损耗地通过所有 频率分量。如果所有的傅立叶分量都被等量衰减，那么接收端接收到的信号虽然在振幅上有所 衰减，但并没有发生畸变。然而所有的传输信道和设备对不同的频率分量的衰减程度是不同的 有些频率分量几乎没有衰减，而有些频率分量被衰减了一些，这就是说，信道也具有一定的振 幅频率特性，因而导致输出信号发生畸变。通常情况是频率为0到f心赫兹范围内的谐波在信道传 输过程中不发生衰减（或其衰减是一个非常小的常量），而在此频率之上的所有谐波在传输过 程中衰减很大，我们把信号在信道传输过程中某个分量的振幅衰减到原来的0.707（即输出信号 的功率降低了一半)时所对应的那个频率称为信道的截止频率(cut-off frequency)。 截止频率反映了传输介质本身所固有的物理特性。另一些情况下，则是因为人们有意地在 线路中安装了滤波器以限制每个用户使用的带宽，如图2-4妇所示。有些时候，由于在信道中加入 双通滤波器，因而信道对应着两个截止频率1和2，它们分别被称为下截止频率和上截止频率。 而这两个截止频率之差2-1被称作信道的带宽，如图2-4b所示。 a)单通滤波器 b)双通滤波器 图2-4信道截止频率 如果输入信号的带宽小于信道的带宽，则输入信号的全部频率分量都能通过信道，因而信 道输出端得到的输出波形将是不失真的。但如果输入信号的带宽大于信道的带宽，则信号中某 些频率分量就不能通过信道，这样输出得到的信号将与发送端发送的信号有些不同，即产生了 失真。为了保证数据传输的正确性，必须限制信号的带宽。 都集中在一个相对较窄的频带范围之内，因此我们将信号大部分能量集中的那段频带称为有效 带宽，简称带宽。任何信号都有带宽。一般来说，信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的 速率就越高，要求传输介质的带宽也越大。下面我们将简单介绍常见信号的频谱和带宽。 声音信号的频谱大致在20 Hz～2000 kHz的范围（低于20 Hz的信号为次声波，高于2000 KHz 的信号为超声波），但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而话音信号的标准频 谱为300 Hz～3400 Hz，其带宽为3 kHz。电视信号的频谱为 0～4 MHz，因此其带宽为4 MHz。 作为一个特殊的例子，单稳脉冲信号的带宽为无穷大。而对于二进制信号，其带宽一般依赖于 信号波形的确切形状以及0、1的次序。信号的带宽越大，它就越忠实地表示着数字序列。 2.2.2 信道的截止频率与带宽 根据傅立叶级数我们知道，如果一个信号的所有频率分量都能完全不变地通过信道传输到 接收端，那么在接收端由这些频率分量叠加起来而形成的信号则和发送端的信号是完全一样的， 即接收端完全恢复了发送端发出的信号。但现实世界上，没有任何信道能毫无损耗地通过所有 频率分量。如果所有的傅立叶分量都被等量衰减，那么接收端接收到的信号虽然在振幅上有所 衰减，但并没有发生畸变。然而所有的传输信道和设备对不同的频率分量的衰减程度是不同的， 有些频率分量几乎没有衰减，而有些频率分量被衰减了一些，这就是说，信道也具有一定的振 幅频率特性，因而导致输出信号发生畸变。通常情况是频率为 0到f c赫兹范围内的谐波在信道传 输过程中不发生衰减（或其衰减是一个非常小的常量），而在此f c频率之上的所有谐波在传输过 程中衰减很大，我们把信号在信道传输过程中某个分量的振幅衰减到原来的 0 . 7 0 7（即输出信号 的功率降低了一半）时所对应的那个频率称为信道的截止频率（ c u t - o ff frequency）。 截止频率反映了传输介质本身所固有的物理特性。另一些情况下，则是因为人们有意地在 线路中安装了滤波器以限制每个用户使用的带宽，如图 2 - 4 a所示。有些时候，由于在信道中加入 双通滤波器，因而信道对应着两个截止频率 f 1和f 2，它们分别被称为下截止频率和上截止频率。 而这两个截止频率之差f 2-f 1被称作信道的带宽，如图2 - 4 b所示。 图2-4 信道截止频率 如果输入信号的带宽小于信道的带宽，则输入信号的全部频率分量都能通过信道，因而信 道输出端得到的输出波形将是不失真的。但如果输入信号的带宽大于信道的带宽，则信号中某 些频率分量就不能通过信道，这样输出得到的信号将与发送端发送的信号有些不同，即产生了 失真。为了保证数据传输的正确性，必须限制信号的带宽。 28第第第一部分第数 据 通 信 下载 A A f f 0.707 fc f1 f2 a) 单通滤波器 b) 双通滤波器