信號帶寬是信號頻譜的寬度，也就是信號的最高頻率分量與最低頻率分量之差，譬如，一個由數(shù)個正弦波疊加成的方波信號，其最低頻率分量是其基頻，假定為f=2kHz，其最高頻率分量是其7次諧波頻率，即7f=7×2=14kHz，因此該信號帶寬為7f-f=14-2=12kHz。信道帶寬則限定了允許通過該信道的信號下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個頻率通帶。比如一個信道允許的通帶為1.5kHz至15kHz，其帶寬為13.5kHz，上面這個方波信號的所有頻率成分當然能從該信道通過，如果不考慮衰減、時延以及噪聲等因素，通過此信道的該信號會毫不失真。然而，如果一個基頻為1kHz的方波，通過該信道肯定失真會很嚴重;方波信號若基頻為2kHz，但最高諧波頻率為18kHz，帶寬超出了信道帶寬，其高次諧波會被信道濾除，通過該信道接收到的方波沒有發(fā)送的質(zhì)量好;那么，如果方波信號基頻為500Hz，最高頻率分量是11次諧波的頻率為5.5kHz，其帶寬只需要5kHz，遠小于信道帶寬，是否就能很好地通過該信道呢?其實，該信號在信道上傳輸時，基頻被濾掉了，僅各次諧波能夠通過，信號波形一定是不堪入目的。通過上面的分析并進一步推論，可以得到這樣一些結(jié)果:?
如果信號與信道帶寬相同且頻率范圍一致，信號能不損失頻率成分地通過信道;??
如果帶寬相同但頻率范圍不一致時，該信號的頻率分量肯定不能完全通過該信道(可以考慮通過頻譜搬移也就是調(diào)制來實現(xiàn));??
如果帶寬不同而且是信號帶寬小于信道帶寬，但信號的所有頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，信號能不損失頻率成分地通過;??
如果帶寬不同而且是信號帶寬大于信道帶寬，但包含信號大部分能量的主要頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，
如果帶寬不同而且是信號帶寬大于信道帶寬，但包含信號大部分能量的主要頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，通過信道的信號會損失部分頻率成分，但仍可能被識別，正如數(shù)字信號的基帶傳輸和語音信號在電話信道傳輸那樣;??
如果帶寬不同而且是信號帶寬大于信道帶寬，且包含信號相當多能量的頻率分量不在信道的通帶范圍內(nèi)，這些信號頻率成分將被濾除，信號失真甚至嚴重畸變;??
不管帶寬是否相同，如果信號的所有頻率分量都不在信道的通帶范圍內(nèi)，信號無法通過;??
不管帶寬是否相同，如果信號頻譜與信道通帶交錯，且只有部分頻率分量通過，信號失真。另外，我們在分析在信道上傳輸?shù)男盘枙r，不能總是認為其帶寬一定占滿整個信道，比如頻帶傳輸;即使信號占據(jù)整個信道，也不一定總是把它想像成一個方波，它也可能是其它的波形，比如在一個單頻的正弦波上寄載其它模擬信號或數(shù)字信號而形成的復(fù)合波形。
帶寬這個詞是學習電子和通信經(jīng)常能夠看到的詞。可是在不同的應(yīng)用場合有不同的含義。經(jīng)常聽到有人抱怨，我就測一個50MHz的信號，用100MHz的示波器測出來怎么波形變形這么大。其實很多時候不是示波器的問題，這是信號帶寬的事。
說信號帶寬就先說說頻域吧。頻域這詞大家也經(jīng)常聽到了。所有的時域信號經(jīng)過傅立葉變換就可以在頻域中表示出來。頻域就是一個人為創(chuàng)造出來的實際不存在的域。在這個域里只存在正弦波，沒有其它東西。時域中真實存在的信號經(jīng)過傅立葉分解被分解成不同頻率和幅度的正弦波分量，可以在頻域中表示出來。正弦波是最干凈的信號，每個正弦波在頻域中就是一個點。其它實際信號的頻譜都是“不干凈”的，包含很多的頻率分量。那么實際信號在頻域里最高的那個頻率分量就被稱為信號的帶寬。讓我們看看一個理想的100MHz的理想方波帶寬是多少。很遺憾通過傅立葉變換，理想方波有n個諧波分量。難道理想方波的帶寬是無窮大？如果非要這么說，也沒錯，不過這對我們的實際工作沒有任何指導(dǎo)意義。于是人們通過大量的試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)：信號的絕大部分能量都集中在信號的前幾次諧波分量當中。方波，是一個頻譜分量眾多的信號，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個正弦波疊加而成。而示波器的帶寬是有限的，所以使用示波器觀察方波時，如果帶寬不夠，會把高次的諧波濾掉，方波看起來就像正弦波了。
總結(jié)了信號帶寬與上升時間的關(guān)系：BW=0.35/TrBW為信號帶寬位為GHz，Tr是上升時間單位為ns。我們來看看一個上升時間是10ns的信號，通過公式計算信號帶寬是35MHz，而一個上升時間為1ns的信號，信號帶寬就是350MHz。那么第一個信號我們就可以用100MHz的示波器來測量，而第二個信號用同一個示波器測試會有很大的失真。這里我們說的是上升時間不是頻率。也就是說如果同樣是一個50MHz的信號，上升時間不同，信號帶寬是不同的。但是實際當中我們更多情況下是不知道上升時間而只知道信號頻率的。怎么辦？那就近似推導(dǎo)吧。一般ASIC芯片的接口信號，上升時間大約是信號周期的百分之7。根據(jù)這個關(guān)系，代入上面的公式就可以得到帶寬和頻率的關(guān)系。BW＝5f。f是信號頻率。這樣，一個50MHz的信號，我們最好能用一個250MHz帶寬的示波器來測量，才能得到一個很好的結(jié)果。
信號帶寬和信號頻率的關(guān)系BW=0.35/RT=5f一般普通信號的Tr=7%*T，其中：T=1/f）。實際信號的帶寬：信號諧波幅值將為0次波（基波）的70%（即下降3dB）時的諧波頻率。如果你測試的是一個理想的50MHz正弦波，用100MHz帶寬的示波器夠用么？
示波器帶寬是示波器的首要指標，和放大器的帶寬一樣，是所謂的-3dB點，即：在示波器的輸入端加正弦波，幅度衰減至-3dB（70.7%=0.707）時的頻率點就是示波器的帶寬。
簡單的定義是：示波器測得正弦波的幅度不低于真實正弦波信號3dB 的幅度時的最高頻率
根據(jù)電壓幅度計算：20log(0.707)=－3dB
根據(jù)功率計算：10log（0.5）=-3dB
如果我們用100MHz帶寬的示波器測量：幅值為1V ，頻率為100MHz 的正弦波時，實際得到的幅值會不小于0.707V。
那么作為示波器的首要參數(shù)指標，“帶寬不足”對波形測量有哪些影響呢 ？我們用20M、60M、100M帶寬的示波器分別觀察20M的方波信號?。
20M示波器
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60M示波器
100M示波器
由上面三張圖可以看出:
20M示波器基本無法觀察到方波形狀，另外100M示波器的觀察效果比60M示波器要好，下面我們來一起分析原因:
上圖中，我們可以看到方波是由基波以及3、5、7、9……次諧波分量遞加而成。所以20M的方波包含20M基波、60M三次諧波，100M五次諧波，140M七次諧波……如果要對波形進行準確測量，應(yīng)該讓示波器的帶寬大于波形的主要諧波分量。因此對于正弦波可以要求示波器的帶寬大于波形的頻率，但是對與非正弦波則要求示波器的帶寬大于波形的最大主要諧波頻率。
帶寬不足具體的影響表現(xiàn)在以下兩個方面：
1、由低帶寬導(dǎo)致主要諧波分量消失，使原本規(guī)則的波形呈圓弧狀接近正弦波；
2、低帶寬給波形的上升時間和幅度的測量帶來較大的誤差。
所以示波器的帶寬越高，實際測量也就越精確，當然價格和成本也會更高，那么我們需要多大帶寬的示波器才合適呢？一般所測信號最大頻率的5倍，就是最合適的帶寬，即帶寬的5倍法則。使用示波器測量信號的通用法則是：示波器的帶寬是被測信號的頻率的5 倍。示波器帶寬指的是正弦輸入信號衰減到其實際幅度的70.7%時的頻率值，帶寬決定著示波器對信號的基本測量能力，隨著信號頻率的增加，示波器對信號的準確顯示能力將下降。如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法分辨高頻變化，幅度將出現(xiàn)失真，邊緣將會消失，細節(jié)數(shù)據(jù)將被丟失，得到的關(guān)于信號的所有特性都是沒有意義的方波，是一個頻譜分量眾多的信號，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個正弦波疊加而成。而示波器的帶寬是有限的，所以使用示波器觀察方波時，如果帶寬不夠，會把高次的諧波濾掉，方波看起來就像正弦波了。
帶寬是示波器最重要的指標之一。
模擬示波器的帶寬是一個固定的值，數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復(fù)信號采用順序采樣或隨機采樣技術(shù)所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實時帶寬=最高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號的測量，而數(shù)字實時帶寬則同時適合重復(fù)信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。常見的數(shù)字存儲示波的采樣率單位是1GSa/s，代表什么含義？ 是每秒采樣1G個點。但是，數(shù)字示波器的采樣率不是固定不變的，隨著你的屏幕分辨率不同，其每秒采樣的次數(shù)也不同。1G是指采樣的最大值。?
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