Este es un concepto realmente importante, por lo que es importante hacerlo bien
(Y hay algunas sutilezas).
Piense en la frecuencia que comienza desde [matemáticas] 0 [/ matemáticas] Hz (CC – Corriente continua) y luego aumenta.
Obtiene [matemática] 50 [/ matemática] Hz y [matemática] 60 [/ matemática] Hz (corriente alterna), [matemática] 440 [/ matemática] Hz (musical A), [matemática] 10 [/ matemática] KHz ( agudos altos), [matemática] 1 [/ matemática] MHz (radio AM), [matemática] 100 [/ matemática] MHz (radio FM), [matemática] 900 [/ matemática] MHz (celular), [matemática] 2.4 [ / matemática] GHz (WiFi), [matemática] 60 [/ matemática] GHz (WiFi de próxima generación extraña), luego [matemática] 100 [/ matemática] THz (infrarrojo), luz visible, UV, rayos X, etc.
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Todo medido en Hz (Unidad de frecuencia, llamada así por Hertz).
El ancho de banda es el ancho de la banda de frecuencias que le interesa / que está utilizando.
Una señal tiene un ancho desde la frecuencia baja hasta la alta. por ejemplo, un teléfono fijo pasa de 100Hz a 3.5KHz = ancho de banda de 3.4KHz
Pero eso puede ser modulado, lo que podría mantener el ancho de banda, o (más común) aumentarlo, pero lo mueve de la banda base (comenzando a aproximadamente 0Hz) y lo cambia a otra frecuencia más alta donde lo desee.
Entonces, por ejemplo, un sistema GSM tiene un ancho de banda de canal de [matemáticas] 200 [/ matemáticas] kHz = cada radio usa ese canal. Ese es el ancho de banda “útil”.
Luego hay una colección de canales en un bloque con un ancho de banda de [matemática] 5 [/ matemática] MHz (por lo que la radio debe poder sintonizar en cualquier lugar a través de ese ancho de banda y seleccionar los [matemática] 200 [/ matemática] KHz individuales canales). Ese es el ancho de banda de “sintonización”.
Y todo eso ubicado en una portadora de [matemáticas] 900 [/ matemáticas] MHz o [matemáticas] 1800 [/ matemáticas] MHz. Que no es un ancho en absoluto, sino una ubicación de punto.
¡La diferencia entre ancho de banda y portadora es importante!
Tenga en cuenta que una señal puede cambiar su ancho de banda, esto es modulación.
Por lo tanto, un ancho de banda de audio de 3 KHz (CC a 3 kHz) se modula en AM (mezclado con un portador de RF). Eso lo mueve a la portadora entre 526.5 kHz a 1606.5 kHz (MW). Pero lo que es más importante, aumenta el ancho de banda: la mezcla crea “bandas laterales” y una señal más amplia.
La modulación de amplitud tiene las matemáticas y algunas animaciones agradables
Eso es bueno, lo hace más robusto.
FM hace que el ancho de banda sea aún más grande (y algunas matemáticas más aterradoras)
Modulación de frecuencia
Y los sistemas más modernos hacen aún más (WCDMA puede convertir una transmisión de audio de 9 Kbps en un ancho de banda de radio de 5MHz, sentado en una portadora a 5MHz). Hay muchas otras cosas sucediendo, para ser justos, pero recuerde ese ancho de banda de 5MHz.
Un concepto relacionado es la tasa de datos (o tasa de información , no son lo mismo).
Esto se mide en bits / segundo.
Este es el número de bits enviados dentro de ese ancho de banda: la relación de los dos es una medida de eficiencia (bps / Hz).
El teorema de Shannon-Hartley ofrece un límite fundamental importante sobre cuánta información puede exprimir en un ancho de banda dado.
Considerando todas las posibles técnicas de codificación de múltiples niveles y fases, el teorema de Shannon-Hartley establece la capacidad del canal C , lo que significa el límite superior teóricamente más ajustado en la tasa de información (excluyendo códigos de corrección de errores) de limpieza (o tasa de error de bits arbitrariamente baja) Los datos que pueden enviarse con una potencia de señal media dada S a través de un canal de comunicación analógico sujeto al ruido gaussiano blanco aditivo de potencia N , son:
dónde
C es la capacidad del canal en bits por segundo;B es el ancho de banda del canal en hertz (ancho de banda de banda de paso en caso de una señal modulada);
S es la potencia de señal recibida promedio sobre el ancho de banda (en el caso de una señal modulada, a menudo denominada C , es decir, portadora modulada), medida en vatios (o voltios al cuadrado);
N es el ruido promedio o la potencia de interferencia sobre el ancho de banda, medido en vatios (o voltios al cuadrado);
y S / N es la relación señal / ruido (SNR) o la relación portadora / ruido (CNR) de la señal de comunicación a la interferencia de ruido gaussiana expresada como una relación de potencia lineal (no como decibelios logarítmicos).