信号完整性之转折频率与带宽的关联
如何区分高速和低速
要判断一个信号是否为高速信号首先要区分几个误区。
误区一：信号周期频率CLOCK F 高的才属于高速设计其实我们在设计时考虑的最高频率往往取决于信号的有效频率（亦称转折频率）knee F 。
如上图信号周期频率与有效（转折）频率定义为：clockCLOCK T F /1=%)90%10(/5.0−=r knee T F （实际中多数信号而言）误区二：电容、电感式理想器件在低速领域，电容、电感工作频段比较低，可以认为他们是理想器件。
但在高速领域，PCB 上的电容电感等已经不能简单的视为纯粹的电容电感了。
例如:在低速领域电容我们可以视为断路，而在高速电路中，假设工作频率为F ，则电容C 两侧表现出的电抗值为C F ×π2/1,在工作频率很高的情况下电抗值变得很小，电容表现为短路。
认清上面两个误区我们来讨论低速信号和高速信号的问题。
对于低速信号而言，传输路径上的个点的电平近似相同，我们可以采用集总的思维来对待传输路径，即传输路径上的各点状态相同；对于高速信号而言，传输路径上的各点电平不同，需要采用分布式的思维来看待，即各个点的状态不同。
因此，高速低速区分还要看信号传输路径的长度。
一般而言，在信号传输路径的长度（即信号线的长度）小于信号的有效波长的1/6时，可以认为在该传输路径上，各点的电平状态近似相同。
由信号波长与频率的关系F c /=λ，我们可以按下面的步骤进行高速低速的区分；1获得信号的有效频率knee F 和走线长度L;2利用knee F 计算出信号的有效波长knee λ;3判断L 与1/6knee λ的关系，若L >1/6knee λ，则信号为高速信号；反之，则为低速信号。
注意：knee F 的获得方式一是可以直接测量，二是经验值可以假设信号的上升沿时间为信号周期的7%，此时有效频率knee F 约为周期频率CLOCK F 的7倍，如周期频率CLOCK F 为100MHz 的时钟信号，可以估计其有效频率约为700MHz 。
带宽与频率的关系公式通信原理
带宽与频率的关系公式通信原理1.带宽：指信号在一个给定的频率范围内所占用的频带宽度，以赫兹（Hz）为单位。
2.频率：指信号的周期性变化，表示每秒钟发生的周期数，以赫兹（Hz）为单位。
要理解带宽与频率的关系，我们需要先从信号的频谱分析开始。
任何一个信号都可以通过傅里叶变换拆分成一系列正弦波的叠加，即频谱。
频谱描述了信号在不同频率上的能量分布。
对于一个理想的正弦波信号，其频谱只有一个非零项，即存在于该信号频率上的能量。
正弦波信号的带宽等于其频率，因为它只包含一个频率成分。
然而，现实世界中的信号通常是复杂的波形，包含多个频率成分。
为了确定一个信号的带宽，我们需要考虑信号中存在的所有频率成分。
根据奈奎斯特-香农采样定理，信号必须以至少两倍于信号最高频率的采样频率进行采样，才能准确地重构该信号。
因此，信号的带宽可以定义为奈奎斯特频率的一半。
奈奎斯特频率（Nyquist frequency）是采样频率的一半，它指示了能够准确表示原始信号的最高频率。
将上述理论应用于通信系统中，我们可以得到一个重要的公式：带宽频率公式（Bandwidth-Frequency Formula）。
根据这个公式，带宽（B）与信号的频率（f）之间存在以下关系：B=2f即，带宽等于信号频率的两倍。
这个公式的应用可以帮助我们计算和设计通信系统的带宽需求。
例如，在无线通信领域，我们需要考虑信号的频率范围以及每个频率上的带宽要求，以便确定合适的信道带宽和调制方案。
需要注意的是，公式中的带宽和频率都是连续变量，取决于信号的特性和应用场景。
当信号是离散的时候，我们可以使用离散傅里叶变换（DFT）和离散傅里叶级数（DFS）来分析频谱，进而计算带宽。
此外，带宽和频率之间的关系也存在一些特殊情况。
例如，对于调频调制（FM）信号，它的带宽取决于调制指数（modulation index），而与载波频率无关。
综上所述，带宽与频率之间存在一个简单的线性关系，可以通过带宽频率公式来表示。
各种基本调制信号的带宽关系
各种基本调制信号的带宽关系1. 引言1.1 概述概述部分的内容可以如下所示：在通信领域中，基本调制信号是指通过改变信号的某些特性来传输信息的一种方式。
常见的基本调制信号包括调幅信号、调频信号和调相信号，它们分别通过改变信号的幅度、频率和相位来实现信息的传输。
这些调制信号在实际应用中具有不同的带宽关系，即信号占用的频带范围，对通信系统的性能和资源利用有着重要影响。
本文旨在深入探讨各种基本调制信号的带宽关系，通过对其特性和调制方式的分析，揭示它们之间的差异和联系。
理解基本调制信号的带宽关系对于设计和优化通信系统非常重要，可以提高信息传输的效率和可靠性。
在接下来的几个章节中，我们将针对每种调制信号分别进行讨论。
首先，我们将讨论调幅信号的带宽关系，即调幅信号在频域上的能量分布情况。
接着，我们将深入研究调频信号和调相信号的带宽关系，分析它们在频域上的特点以及与调幅信号的异同。
此外，我们还将探讨调幅调频信号、调幅调相信号和调频调相信号的带宽关系，探究它们在频域上的相互作用。
最后，我们将在结论部分总结各种基本调制信号的带宽关系，并展望调制信号带宽关系的应用前景。
通过对基本调制信号带宽关系的深入理解和研究，我们可以为未来通信系统的设计和优化提供更好的参考和指导，进一步提高通信技术的发展水平。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解各种基本调制信号的带宽关系，为实际应用中的通信系统设计和优化提供指导和参考。
同时，对于相关领域的研究人员和工程师来说，本文也将是一个重要的参考资料，促进通信技术的发展和进步。
文章结构部分的内容可以参考以下编写：1.2 文章结构本文主要探讨各种基本调制信号的带宽关系。
为了便于读者理解和掌握相关概念，本文将按照以下结构进行论述：第一部分是引言部分。
在引言部分，我们将对本文的内容进行概述，包括各种基本调制信号的定义和特点，并介绍文章的目的和意义。
第二部分是正文部分。
正文部分将详细探讨各种基本调制信号的带宽关系。
信号完整性复习
第一章概论狭义的信号完整性（SI），是指信号电压（电流）完美的波形形状及质量。
广义的信号完整性（SI），指在高速产品中，由互连线引起的所有信号电压电平和电流不正常现象，包括：噪声、干扰和时序等。
由于物理互连造成的干扰和噪声，使得连线上信号的波形外观变差，出现非正常形状的变形，称为信号完整性被破坏。
信号完整性问题是物理互连在高速情况下的直接结果。
信号完整性强调信号在电路中产生正确响应的能力。
信号无失真：信号经过一个系统后，各个参数被等比例地放大或缩小。
高速的含义：（严格地，高频不一定高速，低频也不一定低速）当系统中的数字信号的上升边小于1ns或时钟频率超过100MHz时，我们称之为高速运行。
物理互连的电阻、电容、电感和传输线效应影响了系统性能。
作者Eric将后果归结为四类SI问题：反射(reflection)；串扰(crosstalk)；电源噪声（同步开关SSN、地弹、轨道塌陷）；电磁干扰(EMI)。
反射(reflection)是指传输线上有回波。
信号功率（电压和电流）的一部分经传输线上传输到负载端，但是有一部分被反射回来形成振铃（ringing），振铃就是反复出现过冲和下冲。
（过冲是指第一个峰值或谷值超过设定电压；下冲类似）。
振铃现象实际上是由阻抗突变产生的反射引起的。
减小阻抗突变问题的方法就是让整个网络中的信号所感受的阻抗保持不变当信号从驱动源输出时，构成信号的电流和电压将互连线看做一个阻抗网络。
当信号沿网络传播时，它不断感受到互连线引起的瞬态阻抗变化。
如果信号感受到的阻抗保持不变，则信号就保持不失真。
一旦阻抗发生变化，信号就会在变化处产生反射，并在通过互连线的剩余部分时发生失真。
如果阻抗改变的程度足够大，失真就会导致错误的触发。
串扰crosstalk)是指两个不同的电性能网络之间的相互作用。
通常，每一个网络既产生串扰，也会被干扰。
电源噪声主要指同步开关噪声（SSN）。
地弹是返回路径中两点之间的电压，它是由于回路中电流变化而产生的。
带宽与HZ的关系
带宽与HZ的关系2007-04-08 16:37数据传输速率的定义数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：S=1/T(bps)其中，T为发送每一比特所需要的时间。
例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是0.001ms，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。
在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。
其中：1kbps＝103bps 1Mbps＝106kbps 1Gbps＝109bps带宽与数据传输速率在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。
信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。
奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。
因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为：Rmax＝2.f(bps)对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：Rmax＝B.log2(1+S/N)式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB（分贝）数表示。
若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式：S/N(dB)=10.lg(S/N)可得，S/N＝1000。
若带宽B=3000Hz，则Rmax≈30kbps。
通信网络基础知识梳理
通信网络基础知识梳理一、相关概念无源器件：指工作时不需要外部能量源的器件，电容电阻等有源器件：指工作时需要外部能量源的器件，该器件有个输出，并且是输入信号的一个函数,1ED、比较器等高频通信的好处：1、无线通信中，为获得较高辐射效率，天线尺寸必须与波长差不多，因此只有高频（短波长）信号能满足要求。
2、可把多个基带信号搬移到不同的频段的载波信号上，实现信道复用，提高信道利用率。
3、频率越高，衰落越大，因此对基站的发射机有更高要求，同时其频段内用户数量少，抗干扰能力自然更好。
模拟通信系统两种基本变换：1、发送端消息转换为电信号，接收端作逆变换2、基带信号变换为适合在信道中传输的信号，即调制和解调基带信号：频谱从零频附近开始的原始信号，如语音信号频谱300~3400Hz,图像信号频谱0"6MHz带通信号：基带信号经调制后都具有带通特性，故称带通信号带宽与宽带：带宽定义一：两频率间的差值，即某个特定频率成分占据的频率范围。
带宽定义二：单位时间内，通信网络中某一点到另一点所能传输的数据量。
数字通信（二进制）带宽的计算公式是时钟频率*总线位数/8比特率和波特率：波特率:每秒传输码元个数（批注：每个码元可以取2、4、8...个可能值）比特率:每秒传输的二进制位数.单位bps两者关系：（比特率）S=（波特率）B1og2N（码元可能值的个数）讨论带宽时,一般采用波特率,讨论线路实际传输数据的能力时,一般采用比特率.宽带是相对窄带而言的,一般带宽较大,能满足一般需求的通信网络称为宽带.PCMzpu1secodemodu1ation,脉冲编码调制。
对音频、图像、视频信号的离散化、数字化的一种编码方式，由取样、量化和编码三个基本环节构成并行通信和串行通信：从原理上讲，并行通信拥有更多数据线，理应拥有更高的信息传输能力。
但现实并非如此，因为并行传输的前提是各路信号同一时序传播且同一时序接收，时钟频率过高时各路信号难以合拍，布线稍有差异就会引起错误。
195-2011 中国联通M2M UICC卡技术规范V2.0
什么是信号完整性
信号完整性（Signal Integrity）：就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。
信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候，具有所必需达到的电压电平数值。
差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的。
主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。
信号完整性的一些基本概念传输线（Transmission Line）：由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线,我们称之为传输线,有时也被称为延迟线。
集总电路（Lumped circuit）：在一般的电路分析中,电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。
分布式系统(Distributed System)：实际的电路情况是各种参数分布于电路所在空间的各处,当这种分散性造成的信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时侯,整个信号通道是带有电阻、电容、电感的复杂网络,这就是一个典型的分布参数系统。
上升/下降时间（Rise/Fall Time）：信号从低电平跳变为高电平所需要的时间,通常是量度上升/下降沿在10%-90%电压幅值之间的持续时间,记为Tr。
截止频率（Knee Frequency）：这是表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围（0.5/Tr）,记为Fknee,一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。
特征阻抗（Characteristic Impedance）：交流信号在传输线上传播中的每一步遇到不变的瞬间阻抗就被称为特征阻抗,也称为浪涌阻抗,记为Z0。
可以通过传输线上输入电压对输入电流的比率值(V/I)来表示。
传输延迟（Propagation delay）：指信号在传输线上的传播延时,与线长和信号传播速度有关,记为tPD。
微带线（Micro-Strip）：指只有一边存在参考平面的传输线。
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信号完整性之转折频率与带宽的关联
前面一篇文章提到过影响信号完整性的是dV/dt，不是频率，dV/dt是一种时域的描述，时域与频域是可以通过傅里叶变换进行相互转换的。
1. 转折频率Fknee
所以，在这里要引入一个将上升时间与频率联系在一起的重要概念：转折频率，转折频率的计算表达式为：
其中，Fknee表示转折频率，Tr表示上升时间。
这个值表示包含了信号能量95%的频谱的截至点。
根据傅里叶变换，方波可以分解为无穷次正弦波的谐波叠加形式，方波的边沿即上升沿或下降沿越陡峭，其包含的谐波次数就越多，转折频率表示谐波能量累加占总能量95%的谐波次数值。
由此可知，Fknee越高，就表示速度越高，速度越高转折频率就越高，从而将速度与频率联系到一起。
通过这些理论学习，让我们能更加充分的理解，为什幺CLK信号上升时。