Frequenzfehler

Frequenzfehler bezeichnet die Abweichung der tatsächlichen Frequenz eines Signals von der nominalen Referenz- oder Sollfrequenz. Er kann durch Instabilität oder Drift einer Schwingquelle verursacht werden, aber auch durch Messfehler, Jitter oder Dopplerbewegungen. Die Größe des Fehlers wird oft relativ zur Referenzfrequenz als parts per million (ppm) oder parts per billion (ppb) angegeben.

Ursachen sind vielfältig: Temperaturabhängigkeit und Alterung von Quarzoszillatoren, Spannungs- und Lastabhängigkeit, mechanische Belastungen sowie externen Störungen wie Magnetic Fields oder elektromagnetische Einflüsse. Zusätzlich können Phasenrauschen, Jitter und Bewegungen in dynamischen Systemen zum Frequenzfehler beitragen. Bei der Messung spielen endliche Auflösung des Messgeräts, Abtastrate, Fensterung und Rauschverhalten eine Rolle.

Messungen erfolgen typischerweise mit Frequenzzählern, Spektrumanalysatoren oder Phasenrauschmessgeräten. Der Fehler wird als Differenz f_measured − f_ref oder als relativer Anteil relativ zur Referenzfrequenz ermittelt.

Auswirkungen des Frequenzfehlers hängen stark vom Anwendungsgebiet ab. In Telekommunikationssystemen kann er zu Demodulationsfehlern oder Synchronisationsproblemen führen. In Regelungstechnik oder synchronen Netzwerken kann Timing-Verzug auftreten. In Navigations- und Ortungssystemen beeinflusst er Dopplerkorrekturen und Positionierung.

Gegenmaßnahmen zielen auf Stabilisierung und Kalibrierung. Typische Ansätze sind der Einsatz stabiler Referenzen wie OCXO oder TCXO, Phasenregel- oder Frequenzregelkreise (PLL), Temperaturkontrolle, regelmäßige Kalibrierung sowie digitale Korrektur- bzw Kompensationstechniken. In hochpräzisen Anwendungen werden oft externe Referenzen aus GPS oder anderen stabilen Quellen herangezogen.