Frequenzverschobene

Frequenzverschobene bezeichnet Wellen oder Signale, deren Frequenz im Vergleich zu einem Referenzwert verschoben wurde. Der Begriff wird in verschiedenen Disziplinen verwendet, insbesondere in der Physik, der Nachrichtentechnik, der Optik und der Astronomie. Dabei kann es sich um Licht-, Schall- oder Radiowellen handeln.

Ursachen für Frequenzverschiebungen sind vielfältig. Der Doppler-Effekt entsteht durch relative Bewegung zwischen Quelle und Beobachter oder Empfänger. Gravitationsrotverschiebung folgt aus der allgemeinen Relativitätstheorie, während kosmologische Rotverschiebung durch die Ausdehnung des Universums bedingt ist. In der Optik und Elektronik können Frequenzen durch nichtlineare Prozesse oder Frequenzkonversion (z. B. Sum- oder Differenzfrequenzbildung, Second-Harmonic Generation) verändert werden. In der Signalverarbeitung erfolgt eine Frequenzverschiebung oft durch Mischprozesse oder Heterodyning, bei denen ein Signal mit einer kalibrierten Trägerfrequenz kombiniert wird.

Eigenschaften und Messung einer Frequenzverschiebung werden häufig durch Δf oder durch das Verhältnis f'/f beschrieben. Im nicht-relativistischen Dopplerfall gilt annähernd f' ≈ f(1 ± v/c); in der Relativistik kommt die exaktere Beziehung f'/f = sqrt((1-β)/(1+β)) mit β = v/c zum Einsatz. In der Astronomie liefert die Rot- bzw. Blauverschiebung aus Spektrallinien Rückschlüsse auf Bewegung und Entfernung von Objekten. In der Praxis lassen sich Frequenzverschiebungen durch Spektralanalyse, Fourier-Transformationen oder Spektrenbestimmungen quantifizieren.

Anwendungen reichen von der Bestimmung astronomischer Geschwindigkeiten über Radar- und Satellitenkommunikation bis hin zur Audiobearbeitung (Pitch-Shifting) und zur Frequenzkonversion in der Optik. Frequenzverschobene Signale ermöglichen so die Messung, Steuerung und Verarbeitung von Energie- und Informationsströmen in vielen Bereichen.