Grensefrekvens

Grensefrekvens, ofte omtalt som cutoff-frekvens, er en frekvens som betegner grensene for et systems frekvensrespons. Den brukes særlig for filtre og andre signalbehandlingsenheter og beskriver hvor mye signalet blir dempet når frekvensen nærmer seg grenseområdet mellom passasje- og stoppbåndet. Den mest vanlige definisjonen er at grensefrekvensen er frekvensen der utgangsnivået er redusert til 1/√2 av passbåndets nivå, tilsvarende en nedgang på cirka 3 decibel (−3 dB).

For et enkelt førsteordens lavpassfilter med overføringsfunksjon H(jω) = 1 / (1 + jω/ωc), er grensefrekvensen fc lik ωc/(2π). Ved fc er magnitude |H(jω)| = 1/√2 og faseforskyvningen er −45°. Bruk av grensefrekvensen gjelder ikke bare for lavpass; for høypass er grensefrekvensen den der frekvenser lavere enn fc dempes, og for bandpass finnes vanligvis to grensefrekvenser som markerer passbåndets grenser.

I praksis brukes grensefrekvensen til å beskrive ytelsen til filtre, forsterkere og kommunikasjonskanaler. Den varierer avhengig av systemets arkitektur og definisjon; i digitale filtre kan den også referere til en normalisert frekvens i forhold til samplingsfrekvensen. For å bestemme fc måles ofte frekvensresponsen og identifiseres frekvensen der responsen faller til −3 dB i forhold til passbåndsnivået. Vanlige variasjoner inkluderer definisjoner som −3 dB i forskjellige delbånd, eller alternative avviksmål som brukes i spesifikasjoner. Grensefrekvensen gir derfor en praktisk måte å beskrive hvor raskt et system demper høyere eller lavere frekvenser og hvor bredt passbåndet er.