频带宽度

简称为“带宽”，有时称必要带宽，是传送模拟信号时的信号最高频率与最低频率之差，单位为赫兹。即为保证某种发射信息的速率和质量所需占用的频带宽度容许值。信号频带宽度的大小与允许误差的大小有关。通常把频谱中幅值下降到最大幅值的1/10时所对应的频率作为信号的频宽，称1/10法则。

频带宽度是示波器的一项重要指标，它是当示波器垂直通道输入不同频率的等幅正弦波信号时，屏幕上对应基准频率的显示幅度随频率变化而下跌3dB时的频率就称为带宽。带宽决定示波器对信号的基本测量能力，如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化，幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失。因此，对数字示波器校准时，频带宽度是必须校准的一个项目。数字示波器频带宽度测量方法数字示波器频带宽度的测量按照JJF1057－1998《数字存储示波器校准规范》中的要求，选定数字示波器的测量通道及量程。示波器设置通道为直流耦合，设定直流偏置为零。示波器校准仪输出50kHz正弦波波信号，调节被校数字示波器触发和时基，使信号稳定显示。调节信号幅度使其居中覆盖80%屏幕范围，利用数字示波器的峰－峰值自动测量功能，读取其幅度。保持示波器校准仪的正弦波输出幅度不变，仅增加示波器校准仪输出信号频率，从数字示波器读取其幅度。数字示波器频带宽度测量不确定度来源分析由数字示波器频带宽度的定义可知，数字示波器的频带宽度与示波器校准仪稳幅正弦波的幅度不准，数字示波器幅度读数分辨力以及测量重复性均有关系，因此，不确定度主要来源有以下方面。测量重复性引入的标准不确定度，它主要是所用仪器的稳定性和随机因素造成的；示波器校准仪稳幅正弦波幅度不平坦度引入的标准不确定度；数字示波器垂直分辨力引入的标准不确定度；示波器校准仪稳幅正弦波频率不准引入的标准不确定度，该值一般为10－7量级，很小，可以忽略不计。数字示波器频带宽度测量不确定度主要是由幅度不确定度引入的，标准不确定度分量是幅度单位，如mV，而数字示波器频率带宽的校准值是频率单位，如MHz。所以在校准结果的不确定度评定就应考虑幅度不确定度向频率不确定度转换时，增益特性曲线在频率边缘点上的斜率。这个是很难准确计算的，有的采用比较保守的按照频带宽度符合一阶RC电路的特性情况来计算；有的按－20dB/十倍频变化考虑，把示波器校准仪稳幅正弦信号输出电压的不平坦度引入的不确定度转换为频率不确定度。此两种方法都是比较保守的计算，会人为的把不确定度计算偏大，而且，以上两种方法主要是针对模拟示波器特性的估计，数字示波器和模拟示波器原理不一样，所以该方法并不适合数字示波器。

狭缝波导由于具有将光场限制在中间空气狭缝区域中传输的特性，使其可用来提高太赫兹集成器件的性能。为了分析狭缝波导结构的太赫兹场的传输特性，利用二维有限时域差分法（COMSOL－光学模块）得到了硅材质的狭缝波导在波长为450μm时的太赫兹场的传输模式和频带宽度，并获得了狭缝波导结构参数与狭缝区域太赫兹场限制能力的关系以及与频带宽度的关系。研究结果为太赫兹狭缝波导的设计提供了参考。太赫兹（THz）频率范围位于微波和红外光之间，其频率范围为0．1～10THz。因此，太赫兹技术的研究和方案可以来自微波技术或光学技术，在许多情况下也可以是光学技术和微波技术的独特组合。目前，已经出现了大量实现亚波长光限制的技术，这对于提高下一代的光通信系统的集成密度是至关重要的。近年来，大量基于太赫兹波段的波导结构相继出现，主要有太赫兹条形波导、太赫兹光子晶体波导、太赫兹硅纳米线波导、太赫兹锥形波导、太赫兹等离子体波导、太赫兹圆形金属波导等。这些主流的太赫兹波导结构都存在一些缺陷，比如传输损耗过大、带宽过窄、加工难度太大等等。例如：等离子体波导可以将光场能量限制在非常小的区域，然而，等离子体波导并没有克服太赫兹极大的传播损耗问题；硅纳米线波导技术有望大规模生产，但器件性能受到光的衍射极限的限制；金属圆形波导在0．8～3．5THz的频率范围其功率吸收系数小于1cm－1，由于其色散接近截止频率，太赫兹无失真传播是不可能的。

频带宽度是判别直接力控制飞机操纵品质的有效参数。它既反映了系统闭环稳定性要求，也是阻尼要求和合适的响应特性要求。它是一个广义的综合性操纵品质判据。频带宽度作为直接力控制飞机的操纵品质判据，其基本原理可以从经典的自动控制理论得到解释。频带宽度便于飞行试验或模拟试验测定，也便于计算确定。该判据的突出优点是便于进行控制系统的校正，有助于设计出满意的操纵品质。随着高机动性飞机设计和研究工作的进展，日益广泛地采用直接力控制和全权限电传操纵系统，使飞机的精确恨踪私航迹控制能力取得了突破性进展。由此也促进了飞行动力学的发展，出现了新的控制系统与飞机组合的飞行动力学理论和设计应用问题。如何评价直接力控制飞机的操纵品质是近年来研究的热点之一，也是本文讨论的主题。为实现直接力控制，控制系统与飞机组合的动力学系统无疑是高阶系统。美国军用规范MIL一F一8785C依据低阶系统来评定飞机的操纵品质，因此必须对呈现高阶系统的飞机用等效系统方法拟配作降阶处理。这就意味着某些高阶效应被略去，从而带来“失配”。

在数字示波器校准时，一般采用JJF1057－1998《数字存储示波器校准规范》中提供的方法，先测量稳幅正弦波基准频率50kHz时的幅度，再测量稳幅正弦波幅度衰减－3dB时的频率值，为该示波器的带宽，该带宽值大于技术说明书要求，则该示波器的带宽满足要求。但在进行数字示波器带宽测量结果不确定度评定时，没有准确的幅度和频率的转换关系公式，而且，不确定度主要来源于幅度测量，所以，我们在进行数字示波器带宽不确定度评定时，归结到测量数字示波器满带宽时稳幅正弦波幅度衰减的dB数，是否小于－3dB，并精确评定该测量结果的不确定度。经实践证明该方法准确、有效，可供撰写示波器检定装置建标报告和示波器带宽不确定度评定方面参考。

随着夹心式宽带换能器在功率超声中的应用越来越广，频带展宽技术己成为压电超声换能器的一个重要发展趋势"围绕有效拓宽频带这一问题，换能器研究者们采用了不同的方法，其中大多数都是从增加换能器振动模态和激励方式的角度出发来实现频带展宽，但还未提出在设计宽带换能器时要使带宽最优化，对换能器自身材料组成及结构尺寸的选择规律"夹心式换能器具有体积小，结构坚固，较高频率响应，温度稳定性好，电声效率高等特点，在功率超声中被广泛研究和应用"它的性能好坏与换能器的选材和制作工艺有着密切的联系。