帯域幅とは？ わかりやすく解説

帯域幅（たいいきはば）または、帯域（たいいき）、周波数帯域（しゅうはすうたいいき）、バンド幅（英: Bandwidth）とは、周波数の範囲を指し、一般にヘルツで示される。帯域幅は、情報理論、電波通信、信号処理、分光法などの分野で重要な概念となっている。

帯域幅と情報伝達における通信路容量とは密接に関連しており、通信路容量のことを指す代名詞のように「帯域幅」の語がしばしば使われる。特に何らかの媒体や機器を経由して情報（データ）を転送する際の転送レートを「帯域幅」あるいは「バンド幅」と呼ぶ。

概要

電波による通信では、搬送波の変調で占める周波数の範囲を占有周波数帯幅、あるいは単に帯域幅と呼ぶ。光学では個々のスペクトル線の幅やスペクトル全体の幅を指す。

汎用的な1つの定義は存在せず、漠然と関数の周波数領域における広がりの尺度を表すと理解される。

分野によっては厳密な意味が定義されている。例えば、帯域幅は周波数関数が 0 であるときの周波数の範囲と定義されることもある。この場合、数学的には関数のサポートに対応する（つまり、関数がゼロでない値となる領域の全長）。より厳密で便利な定義として、周波数関数が「小さい」ときの周波数を指す。この場合「小さい」とは、最大値の 3 dB下方を意味するか、（あまり使われないが）10 dB 下方を意味する（その他の適当なある値）。いずれにしても、それぞれの関数の「幅」の定義は、それぞれの用法にとって便利なように設定されている。

シャノン＝ハートレーの定理によれば、信頼できる通信のデータ転送レートは、通信に使われる周波数の幅に比例する。その意味では、帯域幅とデータ転送レートは同じ意味に使われることがある。

アナログ

スペクトル密度のグラフ。-3 dBでの帯域幅を示したもの。

アナログ信号は数学的には時間の関数であり、帯域幅 ${\displaystyle \Delta f}$