Frequenzanteile

Frequenzanteile sind die Bausteine eines Signals, die dessen Spektrum ausmachen. Sie entsprechen einzelnen Frequenzen, bei denen das Signal mit bestimmten Amplituden und Phasenanteilen vorhanden ist. Die Summe oder das Integral der Frequenzanteile ergibt das zeitliche Verhalten des Signals. Periodische Signale besitzen ein diskretes Spektrum aus Harmonischen, während nichtperiodische Signale ein kontinuierliches Spektrum besitzen.

Man erhält die Frequenzanteile durch Fourier-Transformationen: Für kontinuierliche Signale die Fourier-Transformation, für periodische Signale die Fourier-Reihe; bei digitalen Signalen durch den Diskreten Fourier-Transform (DFT) bzw. die schnelle Fourier-Transformation (FFT). Die komplexen Koeffizienten liefern Amplitude und Phase der jeweiligen Frequenzanteile.

Das Spektrum umfasst Informationen über die Verteilung der Energie oder Leistung über die Frequenzen. Der Betrag der komplexen Koeffizienten entspricht der Amplitude der Frequenzanteile, die Phase gibt an, wie die einzelnen Sinuskomponenten zueinander verschoben sind. Die relevanten Frequenzen werden in Hertz angegeben; häufig werden sowohl das Amplitudenspektrum als auch das Leistungs- bzw. Power-Spektrum betrachtet.

Anwendungen und praktische Aspekte: Frequenzanteile werden in der Filterung, Modulation, Spektrumanalyse, Audio- und Bildverarbeitung sowie in der Kommunikation eingesetzt. Fenstermethoden beeinflussen die Genauigkeit der Darstellung durch Leakage-Effekte. Bei digitalen Signalen beschränkt die Abtastrate die höchste darstellbare Frequenz (Nyquist-Grenze) und kann zu Aliasing führen. Eine höhere Frequenzauflösung erfordert längere Beobachtungszeiträume oder mehr Daten.