Frequenzabfall

Frequenzabfall bezeichnet in der Elektronik und Signalverarbeitung die Abnahme der Signalstärke oder der Spektralkomponente mit zunehmender Frequenz. Er wird oft als Roll-Off des Frequenzgangs beschrieben und zeigt, wie schnell ein System bei höheren Frequenzen an Effektivität verliert. Typische Beispiele sind Leiterbahnen, Kabel, Bauelemente und Filter, die parasitäre Kapazitäten, Induktivitäten oder Verluste aufweisen. Bei Verstärkern, Lautsprechern oder Übertragungskanälen führt der Frequenzabfall dazu, dass Hochfrequenzanteile im Ausgangssignal schwächer werden als Niederfrequenzanteile.

Ursachen des Frequenzabfalls sind elektrische Verluste, kapazitive und induktive Speichereffekte, Leiterwiderstände, Hysterese sowie Bandbreitenbegrenzungen von Bauteilen. In Kommunikationssystemen bestimmt der Frequenzabfall die erreichbare Bandbreite; Filter werden so entworfen, dass sie einen gewünschten Frequenzgang erreichen und damit gezielt oder ungewollt Frequenzabfall verursachen.

Messung und Darstellung erfolgen über den Frequenzgang eines Systems. Typischerweise wird |H(jω)| als Funktion von ω graphisch dargestellt, oft in Dezibel. Der -3-dB-Punkt kennzeichnet die Grenzfrequenz, bei der die Leistung auf die Hälfte abgesunken ist. Bode-Diagramme veranschaulichen die Abhängigkeit von Amplitude und Phase mit der Frequenz.

In der Praxis ist Frequenzabfall in Lautsprechersystemen, Antennen, Kabeln oder Filtern von zentraler Bedeutung. Ein unverhältnismäßiger Abfall bei hohen Frequenzen kann Klangspektrum oder Datenrate beeinflussen. Designer streben je nach Anwendung einen bestimmten Frequenzgang an, z. B. einen flachen Verlauf oder einen gezielt abgestuften Roll-off.

Siehe auch: Frequenzgang, Filter, Roll-off, -3 dB.