Εύρος ζώνης σήματος

Η διαφορά μεταξύ των υψηλότερων και των χαμηλότερων συχνοτήτων σε ένα συνεχές εύρος συχνοτήτων αναφέρεται ως εύρος ζώνης. Συνήθως μετριέται σε hertz και ανάλογα με το περιβάλλον, μπορεί να αναφέρεται είτε στο εύρος ζώνης διέλευσης είτε στο εύρος ζώνης βάσης, ή και στα δύο ταυτόχρονα. Πολλά πεδία, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονικών, της θεωρίας πληροφοριών, των ψηφιακών επικοινωνιών, των ραδιοεπικοινωνιών, της επεξεργασίας σήματος και της φασματοσκοπίας, χρησιμοποιούν τον όρο «εύρος ζώνης» για να αναφερθούν στο εύρος συχνοτήτων ενός καναλιού επικοινωνίας. Ο χρόνος ανόδου ενός ηλεκτρικού σήματος είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να μετατοπιστεί από το 10% του μέγιστου στο 90% του μέγιστου. Το αντίστροφο του χρόνου ανόδου είναι ο χρόνος πτώσης, ο οποίος είναι ο ρυθμός με τον οποίο το σήμα μεταβαίνει από ένα υψηλό επίπεδο σε ένα χαμηλό.

Εύρος ζώνης

Για παράδειγμα, όπως είδαμε σε συζητήσεις για τα θέματα της Διαμόρφωσης πλάτους και της Διαμόρφωσης Συχνότητας, όταν το αρχικό σήμα υπερτίθεται σε ένα σήμα φορέα ή το σήμα φορέα αλλάζει τη συχνότητά του, μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες από τον αποστολέα στον δέκτη, όπου μπορεί να αποδιαμορφωθεί και να μετατραπεί ξανά στο αρχικό σήμα. Κάθε σήμα αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό μηκών κύματος ποικίλων συχνοτήτων και κάθε σήμα είναι ξεχωριστό ως προς τα μήκη κύματος που περιέχει. Αυτό μας οδηγεί στις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση του σήματος κατά τη φάση αναγνώρισης.

Ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ των υψηλότερων και των χαμηλότερων συχνοτήτων ενός σήματος που δημιουργείται, εκφραζόμενη ως ποσοστό του συνολικού εύρους ζώνης του. Η διαφορά μεταξύ της υψηλότερης ή της ανώτερης συχνότητας (fH) και της χαμηλότερης συχνότητας (fL) ενός σήματος είναι γνωστή ως το εύρος ζώνης του (B) (fL). Εκφράζεται σε μονάδες Hertz(Hz), που είναι η μονάδα μέτρησης συχνότητας.

Ας δούμε ένα παράδειγμα για να κατανοήσουμε καλύτερα τι καταλαβαίνω. Όταν ακούτε ραδιόφωνο, θα ακούσετε διάφορους σταθμούς που εκπέμπουν σε διάφορες συχνότητες. Το ραδιόφωνο FM έχει εύρος ζώνης 200 KHz, το οποίο κυμαίνεται από 88,1 MHz έως 101,1 MHz στις περισσότερες τοποθεσίες. Καθώς συντονίζετε το ραδιόφωνο, θα ακούσετε μια ποικιλία σταθμών που εκπέμπουν σε διάφορες συχνότητες.

Όχι μόνο δεν καταλαμβάνει κάθε κανάλι όλες τις συχνότητες, ούτε υπάρχει κανάλι σε κάθε συχνότητα, αλλά κάθε κανάλι έχει τη δική του μοναδική συχνότητα, όπως ένας αριθμός αναγνώρισης καναλιού (ID).

Με την αποστολή μιας τυπικής ποσότητας δεδομένων σε μια προκαθορισμένη χρονική περίοδο ή με τη μεταφορά μιας δεδομένης ποσότητας δεδομένων σε καθορισμένο χρονικό διάστημα, το λογισμικό δοκιμής εύρους ζώνης στοχεύει να προσφέρει μια ακριβή εκτίμηση του μέγιστου εύρους ζώνης. Είναι πιθανό η μετάδοση μέσω Διαδικτύου να καθυστερήσει κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι απαραίτητη μια πιο ακριβής αξιολόγηση και πολλά είδη εξειδικευμένου λογισμικού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σωστή μέτρηση της απόδοσης και για την απεικόνιση των αποτελεσμάτων του πρωτοκόλλου δικτύου, μεταξύ άλλων.

Όταν πρόκειται για μεγέθη αρχείων, παρόλο που η απόδοση της σύνδεσης επικοινωνίας μετράται σε bit ανά δευτερόλεπτο, τα μεγέθη αρχείων μετρώνται σε byte. Σύμφωνα με τα πρότυπα IEC, ένα megabyte ισούται με ένα εκατομμύριο byte. Σε αντίθεση με τον κανόνα του συστήματος των Windows, ο οποίος δηλώνει ότι ένα megabyte ισούται με (1.024 byte), συχνά γνωστό ως "ένα megabyte", αυτό συμβαίνει στο Linux. Τα Kilobyte και τα gigabyte χαρακτηρίζονται και τα δύο με την ίδια διπλή ορολογία.

Η παρουσία θορύβου καναλιού είναι βασικός αντίκτυπος. Λογικές και φυσικές διαδρομές είναι δυνατές στα ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας. Μία ή περισσότερες δοκιμές εύρους ζώνης πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα όργανα προκειμένου να προσδιοριστεί η μέγιστη απόδοση δικτύου υπολογιστών. Μια μεθοδολογία μέτρησης περιλαμβάνει τη μετάδοση ενός δοκιμαστικού αρχείου από το ένα σύστημα στο άλλο. Ο χρόνος μεταφοράς καταγράφεται και η απόδοση υπολογίζεται διαιρώντας το μέγεθος του αρχείου με το χρόνο που έχει περάσει κατά τη μεταφορά. Ωστόσο, άλλοι σημαντικοί παράγοντες, όπως το μέγεθος του παραθύρου, η καθυστέρηση και τα ελαττώματα του δέκτη και του πομπού, δεν λαμβάνονται υπόψη σε αυτόν τον υπολογισμό. Ως αποτέλεσμα, η διεκπεραίωση είναι συχνά μικρότερη από το παράθυρο λήψης TCP (βασικά, η ποσότητα δεδομένων που μπορεί να λάβει ένας υπολογιστής πριν αναγνωρίσει τον αποστολέα) διαιρεμένη με τον χρόνο μετ' επιστροφής για τη μετάδοση, με αποτέλεσμα ένα ανώτατο όριο στο μετρούμενο εύρος ζώνης.

Πώς προσδιορίζεται το εύρος ζώνης;

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η απόκριση συχνότητας ενός συστήματος περιγράφεται χρησιμοποιώντας ένα ημιτονοειδές κύμα μίας συχνότητας ως σήμα εισόδου. Όταν μιλάμε για το εύρος ζώνης 3 dB ενός προγράμματος οδήγησης διόδου λέιζερ, αναφερόμαστε στην ημιτονοειδή συχνότητα που είναι κατά το ήμισυ εξασθενημένη από τον ελεγκτή οδηγού.

Εάν θέλετε να ελέγξετε το εύρος ζώνης ενός προγράμματος οδήγησης, ξεκινήστε με ένα ημιτονοειδές σημείο ρύθμισης που έχει μια τάση αιχμής ενός βολτ και στη συνέχεια αυξήστε σταδιακά τη συχνότητα του ημιτονοειδούς κύματος μέχρι να παραχθεί μόνο μισό βολτ ισοδύναμου σημείου ρύθμισης. Αυτό αντιστοιχεί στο εύρος ζώνης 3dB.

Εφαρμογές του εύρους ζώνης σήματος

Υπερηχογράφημα

Η χρήση ηχητικών σημάτων με συχνότητα μεγαλύτερη από 20000 Hz στην ιατρική γίνεται για την ανίχνευση της υγείας και της κατάστασης των εσωτερικών οργάνων, ή κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, για τον προσδιορισμό της ανάπτυξης ενός εμβρύου, για διάφορους σκοπούς.

Ραντάρ

Το RADAR είναι μια συντομογραφία που σημαίνει "Ραδιοανίχνευση και εμβέλεια". Το RADAR χρησιμοποιεί θορύβους που έχουν πολύ υψηλές συχνότητες, συχνά στην περιοχή από 1 έως 3 MHz, και χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπως η εξερεύνηση του διαστήματος, η στρατιωτική, η μηχανική, η έρευνα μετάλλων και άλλα παρόμοια πεδία.

Ως αποτέλεσμα, ερευνήσαμε την ιδέα του εύρους ζώνης σήματος και προσδιορίσαμε τη δυνατότητα εφαρμογής καθώς και τους περιορισμούς του. Η πλήρης κατανόηση των θεμάτων που περιγράφονται εδώ θα βοηθήσει τον αναγνώστη να κατανοήσει τη διαφορετική πολυπλοκότητα και τις λειτουργικές ανάγκες των συστημάτων του πραγματικού κόσμου.

Συμπέρασμα

Πολλές τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές βασίζονται στην ιδέα του εύρους ζώνης, η οποία είναι μια θεμελιώδης έννοια. Το εύρος συχνοτήτων που καταλαμβάνεται από ένα διαμορφωμένο σήμα φορέα στις ραδιοεπικοινωνίες, για παράδειγμα, αναφέρεται ως εύρος ζώνης. Ο δέκτης ενός δέκτη ραδιοφώνου FM μπορεί να λάβει σήματα μόνο από ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. Σε γενικές γραμμές, ένα σύστημα επεξεργασίας σήματος είναι πιο αποτελεσματικό σε μια στενή ζώνη συχνοτήτων. Μέσα σε αυτό το εύρος συχνοτήτων, η απόκριση ενός συστήματος είναι ομοιόμορφα ομαλή. Εάν βγείτε εκτός αυτής της ζώνης, η απόκριση συχνότητας αρχίζει να μειώνεται σταθερά. Η συχνότητα αποκοπής είναι το όριο απόκρισης συχνότητας ενός συστήματος στο οποίο η ποσότητα ενέργειας που ρέει μέσα από το σύστημα μειώνεται αντί να περνά, είναι γνωστή ως συχνότητα αποκοπής. Η συχνότητα ενός σήματος μετριέται σε hertz για τον προσδιορισμό του εύρους ζώνης του (Hz). Ανάλογα με το περιβάλλον, το εύρος ζώνης μπορεί να αναφέρεται ως εύρος ζώνης πρόσβασης ή εύρος ζώνης βάσης, αντίστοιχα.