Frequenzgangs

Der Frequenzgang beschreibt, wie ein System auf verschiedene Frequenzen reagiert, wenn es linear und zeitinvariant ist. Er fasst die Ausgabewertung in Abhängigkeit von der Frequenz zusammen und wird oft als Transferfunktion H(jω) oder H(f) bezeichnet. Der Betrag |H(jω)| beschreibt die Amplitudenänderung, die Phase ∠H(jω) die Verzögerung oder Vorlauf der Ausgangssignale. In der Audiotechnik, Messtechnik und Signalkette ist der Frequenzgang eine zentrale Charakterisierung von Komponenten wie Lautsprechern, Verstärkern, Mikrofonen, Filtern und Lautsprecherboxen.

Mathematisch ergibt sich der Frequenzgang aus der Fourier- oder Laplace-Transformation der Impulsantwort eines Systems. Für lineare Systeme gilt Y(jω) = H(jω)·X(jω). Daher lässt sich aus einer Impuls- oder Sprungantwort der komplette Frequenzgang ableiten. Typische Darstellungen zeigen den Betrags- und Phasenverlauf, häufig in Dezibel (20·log10|H(f)|) und Grad.

Messung und Anwendung: Der Frequenzgang wird durch gezielte Anregung über ein breites Frequenzspektrum ermittelt. Übliche Methoden sind Sweep-Sine, MLS oder die Analyse einer Impulsantwort. In der Praxis wird der Frequenzgang oft relativ zu einem Referenzsignal gemessen, in realen Räumen jedoch mit Reflektionen und Raumakustik berücksichtigt. Bandbreite, Linearität, Glättung und Phasenverhalten bestimmen die Klangqualität oder Funktionsweise von Systemen.

Eigenschaften: Relevante Kennwerte sind Gleichmäßigkeit (Flatness), Tief- und Hochfrequenzverhalten, Resonanzen, Grenzfrequenzen, 3-dB-Punkte und Gruppendelay. Hinweise: Bei Nichtlinearitäten oder Signalen mit hohen Amplituden verändert sich der effektive Frequenzgang, weshalb für präzise Aussagen oft kleine Signale oder lineare Betriebsbedingungen vorausgesetzt werden.