Что такое полоса частот?
Полоса частот (полоса пропускания) — это ширина частотного диапазона, то есть набор частот, который занимает сигнал, канал или система. Найти её проще простого: из самой высокой частоты диапазона нужно вычесть самую низкую. Это базовое понятие в электронике, телекоммуникациях, звукотехнике и радиочастотной (РЧ) технике, ведь именно от ширины полосы зависят пропускная способность, качество передачи сигнала и распределение каналов.
Как пользоваться калькулятором
Введите верхнюю (большую) граничную частоту и нижнюю граничную частоту — обе в герцах (Гц). Калькулятор покажет ширину полосы, центральную частоту (середину между двумя границами) и относительную полосу — то есть ширину полосы, выраженную в процентах от центральной частоты. Последний показатель удобен, когда нужно сравнить, насколько «широки» разные диапазоны относительно их положения в спектре.
Разбираем формулу
Главное соотношение выглядит так:
$$\text{BW} = f_{\text{верх}} - f_{\text{низ}}$$Центральная частота — это среднее значение: \( f_c = \dfrac{f_{\text{верх}} + f_{\text{низ}}}{2} \). А относительная полоса равна ширине полосы, делённой на центральную частоту и умноженной на 100, чтобы получить проценты:
$$\text{BW}_\% = \frac{\text{BW}}{f_c}\times 100$$У узкополосного сигнала относительная полоса мала, а у сверхширокополосного — велика.
Пример расчёта
Возьмём диапазон слышимого звука: \( f_{\text{верх}} = 20\,000 \) Гц и \( f_{\text{низ}} = 20 \) Гц. Тогда ширина полосы составит
$$20\,000 - 20 = 19\,980 \text{ Гц}$$Центральная частота равна
$$\frac{20\,000 + 20}{2} = 10\,010 \text{ Гц}$$а относительная полоса —
$$\frac{19\,980}{10\,010}\times 100 \approx 199{,}6\ \%$$Частые вопросы
Какие единицы использовать? Главное — задавать обе частоты в одной и той же единице. Обычно это герцы (Гц), но подойдут и кГц, МГц или ГГц, лишь бы оба значения совпадали по единицам; ширина полосы получится в той же единице.
Зачем нужна относительная полоса? Она показывает, насколько широк диапазон относительно своей центральной частоты. По этому показателю антенны и фильтры обычно делят на узкополосные (<1 %), широкополосные и сверхширокополосные (>20 %).
Может ли полоса быть отрицательной? Если нижняя частота окажется больше верхней, результат выйдет отрицательным — просто поменяйте значения местами, чтобы \( f_{\text{верх}} \) было большим числом.
