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Nell'ambito delle mwdatelecomunicazioni per mwdqlarghezza di banda si intende la misura dell'ampiezza di una porzione dello mwdgspettro dei segnali.

Si misura in mweahertz e può essere usata per valutare:

• la larghezza di banda di un mwewsegnale informativo mwfatrasmesso dalla banda passante disponibile o utilizzata in un mwfqcanale di comunicazione;

• la banda di lavoro di un certo sistema fisico in relazione alla sua mwfwrisposta in frequenza.

La sua importanza in telecomunicazioni è legata al fatto che essa è a sua volta strettamente legata alla mwgqvelocità di trasmissione dei dati: la quantità di mwgginformazione trasmissibile sul canale è infatti strettamente collegata all'intervallo di frequenze utilizzato nella trasmissione in base al mwgwteorema del campionamento di Nyquist-Shannon.

• Descrizione

• Banda passante

• Banda di un segnale analogico

• Banda di un segnale digitale

• Banda di un canale di comunicazione analogico

• Rapporto fra banda digitale e banda analogica

• Voci correlate

• Collegamenti esterni

Nel caso delle mwhwcomunicazioni analogiche, la banda si misura in modo indiretto, ed è data dall'intervallo di mwiafrequenze occupato dal segnale (per esempio, una comunicazione mwiqtelefonica analogica occupa le frequenze che vanno da 300 a 3mwig 400 mwiwHz, quindi ha una larghezza di banda di 3mwja 100mwjq Hz, ovvero la differenza fra 3mwjg 400mwjw Hz e 300mwka Hz). Nel caso delle mwkqcomunicazioni digitali, la capacità di trasporto di un canale è misurata in mwkgbit al secondo e suoi multipli (kbit/s, Mbit/s, ecc.), e dipende direttamente dalla banda in hertz del collegamento analogico fisico su cui è realizzata la comunicazione digitale.

Dal punto di vista della nomenclatura, la banda di un sistema è una grandezza fisica che si misura in hertz. Se questo sistema viene usato per trasportare un segnale digitale, la velocità del sistema digitale, misurata in bit/s, è chiamata capacità. Nella pratica comune tuttavia i termini banda e capacità sono considerati intercambiabili, in quanto la capacità è direttamente proporzionale alla banda.

Nell'ambito delle mwlqreti di telecomunicazioni, per banda di un canale di comunicazione qualsiasi si intende direttamente la sua massima velocità di trasmissione, cioè la massima quantità di informazione che esso può trasmettere nell'unità di tempo (mwlgmassima banda disponibile); nell'ambito della trasmissione di un segnale qualsiasi, si intende invece la minima velocità di trasmissione necessaria perché possa essere trasmesso senza errori o mwlwdistorsione (mwmaminima banda necessaria). Nel caso delle comunicazioni digitali il concetto è, come già detto, semplice: nel caso analogico invece il significato di banda è più articolato e ha a che fare con i limiti di frequenza e con il rumore di fondo.

Quando la quantità di informazione trasferita è sufficientemente ampia e soddisfa la fruizione di numerosi servizi da parte dell'utente, quali ad esempio quelli di tipo mwmgmultimediale, si parla comunemente di mwmwbanda larga.

In mwngelettronica ci si riferisce comunemente alla banda nel senso di mwnwbanda passante, cioè l'intervallo di frequenze che un dato segnale contiene, o che un dato apparecchio è in grado di trattare. Per convenzione, le frequenze di taglio di un dispositivo elettronico, sia attivo sia passivo, sono le frequenze alle quali, dato un livello in ingresso, la mwoapotenza utile del segnale in uscita al dispositivo in esame viene ridotta al 50% del massimo ottenuto con quel livello di ingresso. Per poter comprendere meglio il concetto elettronico di banda passante, è bene avere chiare le formule relative al calcolo dei riferimenti. Poiché dal punto di vista pratico non è sempre possibile effettuare misure di potenza, si ricorre a misure di tensione, corrente e resistenza, dalle quali eventualmente si ricava la potenza. La potenza si può calcolare in base a tre formule legate tra loro dall'mwoqeffetto Joule e dalla mwoglegge di Ohm:

mwpq P = V I {\displaystyle P=VI}

mwpw P = R I 2 {\displaystyle P=RI^{2}}

mwqq P = V 2 R {\displaystyle P={\frac {V^{2}}{R}}}

Ad esempio, per caratterizzare la risposta in frequenza di un mwqwamplificatore audio si possono usare un carico passivo (come una resistenza di potenza, di valore resistivo pari al carico ammesso dall'amplificatore e di potenza pari ad almeno 1,5 volte la potenza massima dell'amplificatore, in modo da evitare un eccessivo surriscaldamento del carico per effetto Joule), un generatore sinusoidale con frequenza e tensione regolabili e un oscilloscopio. In fase di collaudo, sono ovviamente note la resistenza mwra R {\displaystyle R} del carico e la tensione mwrq V {\displaystyle V} di volta in volta presente ai suoi capi, visualizzata sull'oscilloscopio. Sapendo che mwrg R {\displaystyle R} è fissa, l'unico modo per ottenere una potenza pari alla metà di quello che sarà il riferimento in collaudo è avere il fattore mwrw V 2 {\displaystyle V^{2}} pari a 0,5, e il numero che elevato alla seconda dà 0,5 come risultato è 0,707 (mwsa 0,707 2 = 0 , 5 {\displaystyle 0{,}707^{2}=0{,}5} ), ovvero l'inverso della radice di 2. Quindi, a parità di ampiezza in ingresso e variando la sola frequenza, quando la tensione in uscita scenderà a un valore pari al 70,7% del valore massimo ottenibile relativamente all'ampiezza applicata all'ingresso, avremo trovato la frequenza di taglio a -3 dB.

Per il collaudo vero e proprio, si può procedere come segue:

• applicare un segnale in ingresso all'amplificatore di un valore arbitrario di ampiezza fissa (e mantenerla tale per tutta la durata del collaudo) purché non porti l'amplificatore in condizioni di distorsione;

• partendo ad esempio dall'estremo inferiore della banda audio (lo standard è 20mwtq Hz), salire con la frequenza in ingresso fino all'estremo superiore (lo standard è 20mwtg kHz) fino a trovare la frequenza alla quale l'uscita ha il valore massimo di tensione;

• centrarsi sulla frequenza alla quale l'uscita ha il valore massimo e annotare il valore di tensione in uscita;

• calcolare il 70,7% del valore della tensione di uscita appena annotato, che diventerà il nuovo riferimento di tensione per i -3mwuq dB;

• salire (o scendere) gradualmente con la frequenza in ingresso; alla frequenza alla quale la tensione è scesa al nuovo riferimento per i -3mwuw dB, avremo trovato la frequenza di taglio superiore (o inferiore) dell'amplificatore. La banda passante è la differenza tra la frequenza di taglio superiore e quella inferiore.

Inoltre, la banda effettivamente utilizzata in una comunicazione sarà minore o uguale alla banda passante del canale o del dispositivo di ricezione.

Per i segnali analogici, la banda è l'intervallo di frequenze (dalla minima alla massima) che contengono la maggior parte dell'mwvwenergia del segnale: in teoria infatti il contenuto di frequenze di un segnale analogico (che non sia costituito da una o più mwwasinusoidi pure) è infinito: perciò la banda da assegnare a un dato segnale è scelta in base a un criterio di tipo utilitaristico ("Quanto vogliamo che il segnale sia fedele all'originale?") e le parti al di fuori dell'intervallo di frequenza scelto vengono eliminate con dei mwwqfiltri, esplicitamente o implicitamente.

Per esempio, un segnale audio ha una banda che va da 20 a 20mwww 000mwxa Hz (totale 20mwxq kHz, trascurando il limite inferiore); una trasmittente radio FM ha una banda di 15mwxg kHz, anche se lo spettro di frequenza prodotto dalla modulazione ha armoniche anche molto al di là di questo limite.

Nel caso di una mwyqtrasmissione digitale, l'utilizzo di tecniche di mwygcodifica di sorgente, ovvero mwywcompressione dati, rende possibile l'utilizzo di un'ampiezza di mwzabanda in trasmissione minore rispetto a una equivalente mwzqtrasmissione analogica con risparmio di banda totale disponibile (che è per definizione una risorsa finita) e dunque maggiore mwzgefficienza spettrale del sistema di mwzwtelecomunicazioni.

Nel caso di un canale di comunicazione analogico (mwagcavo coassiale, mwawdoppino telefonico, mwbaponte radio, ecc.), la mwbqbanda passante è determinata dall'intervallo di frequenze che tale canale è in grado di trasmettere efficacemente; sotto questo punto di vista, un eventuale segnale a banda spettrale più ampia di quella del canale verrebbe troncato nell'intervallo spettrale consentito dal canale, che viene dunque a comportarsi come un comune mwbgfiltro passa banda. La quantità di informazione che il canale è capace di portare, invece, dipende non solo dalla banda passante ma anche dalla gamma dinamica che il canale è in grado di garantire (vedi oltre).

L'equivalenza fra i due tipi di banda è data dall'operazione di mwcqcampionamento necessaria per trasformare un segnale analogico in uno digitale: per farlo dobbiamo stabilire la frequenza di campionamento e il numero di bit di ciascun campione, stabilendo così una banda digitale "equivalente" a quella analogica. Il mwcgteorema del campionamento dice che, per poterlo rendere correttamente, un segnale analogico deve essere campionato almeno a una frequenza maggiore del doppio della sua mwcwbanda passante; per il numero di bit per campione dobbiamo confrontare il mwdarapporto segnale/rumore (che equivale alla sua dinamica) del nostro segnale con la dinamica di campionamento, che è di 6mwdq dB per ogni bit per campione utilizzato, e adottare un numero di bit per campione che garantisca una dinamica almeno pari a quella originale.

Così, per esempio, una conversazione telefonica che ha una banda di 3mwdw 100mwea Hz e un rapporto segnale/rumore di circa 45mweq dB può venire digitalizzata con 8 bit per campione (48mweg dB di dinamica) e una frequenza di 6mwew 200mwfa Hz, ottenendo una banda digitale di 48,5mwfq kbit/s (tutte le compagnie telefoniche del mondo allocano 4mwfg kHz per ogni canale telefonico analogico: perciò quando si trattò di digitalizzare la rete telefonica analogica, la frequenza di campionamento unanimemente scelta fu di 8mwfw kHz (vedi mwgafrequenza di Nyquist), originando quindi una "banda telefonica" mondiale standard di 8 * 8mwgq 000 = 64mwgg kbit/s).

Questo risultato sembrerebbe essere in contraddizione con l'esistenza dei mwhamodem analogici V90 a 56K: come è possibile che questi possano trasmettere 56mwhq kbit/s attraverso un canale che ne porta solo 48,5? Per capirlo, bisogna prima notare che il collegamento di questi modem è asimmetrico: ricevono dalla centrale telefonica a 56K ma trasmettono a 33,6mwhg kbit/s.

Il "trucco" sta nello sfruttare il mwiaconvertitore digitale-analogico della centrale telefonica, pilotandolo direttamente dal circuito modulatore e abbassando il mwiqrumore di conversione: questo permette di aumentare il rapporto segnale-rumore (ma solo in trasmissione) e quindi la dinamica disponibile.

• mwjqBanda radio

• mwjwBanda larga

• Banda stretta

• mwkwBaud

• mwlqFiltro elettronico

• mwlwFiltro passa banda

• mwmqHedy Lamarr

• mwmwModulazione

• mwnqSpettro elettromagnetico

• mwnwSpread spectrum

• mwoqTempo di salita

• mwowVelocità di risposta

• citerefbritannica-com(EN) bandwidth, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.