Frequenzinformation

Frequenzinformation bezeichnet die Information, die sich aus der Verteilung der Signalenergie oder -information über die Frequenzen hinweg ergibt. In der Signalverarbeitung wird sie meist durch die Fourier-Transformation eines Zeitsignals gewonnen, wodurch ein Frequenzspektrum entsteht, das Amplituden- und Phasenanteile der verschiedenen Frequenzkomponenten beschreibt. Wichtige Größen sind das Amplitudenspektrum, das Phasenspektrum und die Leistungsdichtespektrum (PSD).

Zur Charakterisierung einer Signalquelle wird oft ihre Bandbreite angegeben, also der Frequenzbereich, in dem der Großteil der Energie enthalten ist. Die spektrale Dichte ermöglicht Aussagen über Rauschen, Störsignale oder die Effektivität von Filtern. In der Praxis spielen Spektraldiagnostik, Filterdesign, Modulationsschemata und Kanalcharakterisierung eine zentrale Rolle.

In der Kommunikationstechnik trägt die Frequenzinformation maßgeblich zur Bestimmung der Informationskapazität bei. Die Bandbreite eines Kanals begrenzt die Raten, und Filter- bzw. Modulationsverfahren beeinflussen, wie viel Information zuverlässig übertragen werden kann. In Audio, Bild- oder Spektroskopie dient die Frequenzinformation der Identifikation charakteristischer Merkmale, etwa Tonhöhen, Molekülresonanzen oder Frequenzkomponenten von Geräuschen.

Für nicht-stationäre Signale, deren Frequenzinhalt sich zeitlich ändert, liefern Zeit-Frequenz-Darstellungen wie das Short-Time Fourier Transform oder Wavelet-Transformation eine adaptive Beschreibung der Frequenzinformation.