窄帶系統與寬帶系統[整理版]

窄帶系統和寬帶系統

在雷達應用中，關于窄帶信號、寬帶信號、窄帶系統、

寬帶系統，目前尚無統一的嚴格定義。但通常有以下幾種約

定或定義方法。

（1）按百分比帶寬或相對帶寬百分比帶寬

B%

2(ff)

HL

?

B%

?

(ff)

HL

?

式中，

f

H

—信號（系統）譜最高頻率，—最低頻率，

f

L

B—帶寬。

通常較小時，稱為窄帶信號。例如美國定義為

B%

B%?1%

時，稱為窄帶信號。

B%

超過一定值時，稱為超寬帶信號。例如：美國定義

為、俄羅斯定義，稱為超寬帶信號。

B%?0.25B%?1

當信號百分比帶寬界于上述兩者之間，通常稱之為

B%

寬帶信號。

在雷達系統設計制造中，相對帶寬或百分比帶寬是重要

的，它常常決定系統實現的難易程度。例如，一個帶寬為

100MHz、分辨率為1.5m的信號，若在X波段實現，則可視

為一個窄帶系統，而在米波波段實現，則成為一個超寬帶系

統。

（2）按絕對帶寬或距離分辨率

雷達探測的距離分辨能力與雷達信號的絕對帶寬B

?R

有如下關系：

（2）

C

??

R

2B

式中C——光速。

由式（2）雷達信號的絕對帶寬B越寬，則其距離分辨

率越高（小），而與信號的中心頻率大小無關。在高分辨

?R

雷達系統設計中，絕對帶寬的大小比相對帶寬或百分比帶寬

更有意義。

目前，尚無以絕對帶寬劃分窄帶、寬帶、超寬帶信號的

定量標準。但通常可以有一個定性的理解，例如，一個1MHz

帶寬的信號（等效脈沖寬度1、距離分辨率150m）通常稱

?

s

之為窄帶信號；而一個100MHz絕對帶寬的信號（等效脈沖

寬度0.01

?

s

，距離分辨率1.5m）通常稱之為寬帶信號；而

一個1500MHz絕對帶寬的信號（等效脈沖寬度0.67ns，距離

分辨率0.1m）可以稱之為超寬帶信號。

（3）按信號距離分辨率與所探測目標尺寸之比

在成像雷達系統中，能夠得到目標圖像的像素的多少是

重要的。而這主要取決于雷達信號距離分辨率與目標線

?R

性尺寸L的相對比值。

通常認為，當時，即目標尺寸遠小于雷達信號

?R??L

的距離分辨率時，目標回波呈“點目標”性質，雷達對目標

不能在距離維成像，因而該雷達信號稱之為“窄帶信號”。

例如一個帶寬為1MHz、脈寬1的脈沖信號，在探測尺寸

?

s

為數十米的飛機目標時，顯然表現為窄帶信號特征。而采用

同樣的信號去探測大尺寸的月球時，則回波呈擴展“分布目

標”性質，即表現為“寬帶信號”，因而在處理時，必須作

為“寬帶信號”處理。

當時，即目標尺寸遠大于雷達信號距離分辨率

?R??L

時，目標回波呈擴展“分布”性質，雷達在距離維上可以對

目標進行成像，該雷達信號稱之為寬帶信號或超寬帶信號。

按照這個定義，“寬帶”與目標尺寸關聯。因而不同大

小目標成像時，對雷達信號帶寬（因而距離分辨率）要求不

同，例如對空間碎片成像比對空間站成像所要求的信號絕對

帶寬要大許多。

（4）按信號距離分辨率與雷達陣列天線孔徑之比

在陣列天線雷達系統設計中，天線孔徑D與信號距離分

辨率的比值關系，因而與信號帶寬之間的比值關系是至關重

要的參數。

當，即天線孔徑尺寸D小于或遠小于雷達信號

?R??D

距離分辨率時，雷達天線系統可按常規窄帶雷達設計分

?R

析，該雷達信號稱之為“窄帶信號”。

當，即信號距離分辨率等于或小于天線孔徑時，

?R?D

常規的窄帶分析設計條件遠不滿足，此時的雷達信號稱之為

寬帶信號。

當，即信號距離分辨率遠小于天線尺寸時，該

?R??D

雷達信號稱之為超寬帶信號。

該種定義的信號帶寬與陣列天線的口徑大小相關聯，在

大口徑寬帶陣列雷達系統設計分析中特別重要。

首先需要討論寬帶信號與窄帶信號的定義。然而，沒有文獻或組織對寬帶信號給出的嚴格定

義，業內一般認為寬帶信號與窄帶信號是相對的，不滿足窄帶條件的信號就稱為寬帶信號。

目前，窄帶信號的定義也不盡相同。若信號帶寬為B ，時寬為T，中心頻率為f0，則窄帶

信號的定義有：

定義1： B << f 0，即相對帶寬B/f 0<< 1 ,一般B/f 0< 0.1。即：信號帶寬遠小于中心頻率的

是窄帶信號

定義2： 2v/c<<1/TB,其中v 是陣列與目標的相對徑向運動速度，c 是信號在介質中的傳播

速度。

定義3：( N－1) d/c<<1/B，其中N 是陣元數目，d 是陣元間距。

定義4：2 Bτθ +1≈1 ,其中τθ是整個陣列以及延遲線的延時之和。

定義5：該信號空間協方差矩陣在沒有噪聲時的第二個特征值小于噪聲功率

“帶寬”在計算機中的意義

一、表示頻帶寬度

信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據的頻率范圍。頻寬對基

本輸出入系統 (BIOS ) 設備尤其重要，如快速磁盤驅動器會受低頻寬的總線所

阻礙。

二、表示通信線路所能傳送數據的能力

帶寬

在單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”。對于帶寬

的概念，比較形象的一個比喻是高速公路。單位時間內能夠在線路上傳送的數據

量，常用的單位是bps(bit per cond)。計算機網絡的帶寬是指網絡可通過的

最高數據率，即每秒多少比特。

天線的帶寬

每個天線都有其中心工作頻率，在偏離中心工作頻率時，天線的某些電性能將會

下降，電性能下降到容許值的頻率范圍，就是天線的帶寬。

頻帶寬度

簡稱為“帶寬”，有時稱必要帶寬，是傳送模擬信號時的信號最高頻率與最低頻率之差，單位

為赫茲。即為保證某種發射信息的速率和質量所需占用的頻帶寬度容許值，以赫（Hz）、

頻帶寬度簡單波形圖

千赫（KHz）、兆赫（MHz）表示。

在實際應用中，規定把電流I范圍在(0.7071I0 < I < I0)所對應的頻率范圍(f1 ~ f2)叫做串聯諧

振電路的通頻帶(又叫做頻帶寬度)，用符號B或 Df表示，其單位也是頻率的單位。

有效帶寬

信號所擁有的頻率范圍叫做信號的頻帶寬度。信號的大部分能量往往包含在頻率較窄的一段

頻帶中，這就是有效帶寬