Abtastglied

Abtastglied bezeichnet in der Signalverarbeitung ein Bauelement oder eine Rechenoperation, die ein kontinuierliches Signal in eine diskrete Folge überführt. Typischerweise erfolgt dies periodisch mit der Abtastzeit T bzw. der Abtastrate f_s = 1/T. In Blockdiagrammen wird es als Sampler dargestellt und bildet die Brücke zwischen dem kontinuierlichen und dem diskreten Zeitbereich.

Mathematisch lässt sich der ideale Abtastglied als Abtastoperator beschreiben: Eingangsgröße x(t) wird zu einer diskreten Folge y[n] = x(nT). Damit entsteht eine Folge von Abtastwerten zu diskreten Zeitpunktpunkten. In vielen praktischen Modellen wird statt eines reinen Samplers auch ein Sample-and-Hold (S/H) betrachtet, bei dem der Abtastwert während einer Haltezeit konstant gehalten wird. Diese Variante beeinflusst die zeitliche und frequenzale Charakteristik des Systems.

Durch die Abtastung erhält der Frequenzinhalt eine periodische Fortsetzung im Frequency Domain; bei zu niedriger Abtastrate kann es zu Aliasing kommen. Das Nyquist-Kriterium gibt an, dass Signale mit Bandbreite B nur dann verlustfrei rekonstruierbar sind, wenn die Abtastrate über 2B liegt.

Anwendungen finden sich in der digitalen Signalverarbeitung, Regelungstechnik und Telekommunikation. Das Abtastglied dient der Digitalisierung von Sensorsignalen, der Analyse diskreter Systeme über die Z-Transformation und der Untersuchung von Abtast- sowie Rekonstruktionsprozessen, inklusive Anti-Aliasing- bzw. Anti-Imaging-Filtern.

Varianten umfassen den idealen Sampler, den Zero-Order-Hold und andere Hold-Modelle; in der Praxis wird das Abtastglied oft zusammen mit einem Rekonstruktionspfad betrachtet, der aus diskreten Abtastwerten ein kontinuierliches Signal erzeugt.