Impulsverbreiterung

Impulsverbreiterung bezeichnet die Zunahme der zeitlichen Breite eines Impulses, der durch ein Medium oder durch ein elektronisch- oder optisch arbeitendes System propagiert oder verarbeitet wird. Sie entsteht vor allem dann, wenn unterschiedliche Frequenzanteile eines Signals unterschiedlich schnell reisen (Dispersion) oder wenn das System eine endliche Bandbreite besitzt, wodurch höhere Frequenzen stärker gedämpft werden und sich das Impulsprofil ausdehnt.

Ursachen und Erscheinungsformen: In der Optik führt chromatische Dispersion in Glasfasern dazu, dass kurze Pulse sich über Distanz aufweiten. Zusätzlich können Polarisationsmodusdispersion und in mehrkanaligen Übertragungssystemen Modaldispersion auftreten. In elektronischen Systemen entstehen Impulsverbreiterungen durch die endliche Bandbreite von Filtern, Verstärkern und Signalleitungen, durch parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten sowie durch Rauschen, das die Form des Impulses verändert.

Quantifizierung und Messung: Die Verbreiterung äußert sich in einer Zunahme der Pulsdauer, zum Beispiel gemessen als die Vollständige Breite bei halbem Maximum (FWHM). Da das Ausgangssignal die Faltung des Eingangssignals mit der Impulsantwort des Systems ist, hängt die Breite direkt von der Form der Impulsantwort ab. In der Praxis werden Methoden wie Spektral- oder Zeitbereichsanalysen eingesetzt, um die Breite zu bestimmen.

Gegenmaßnahmen: Zur Reduktion der Impulsverbreitung werden Dispersion Compensation, Pre- bzw. Post-Chirping, Dispersion-Management in Übertragungssystemen, Pulsformen und digitale Equalizer eingesetzt. In der Praxis begrenzen Impulsverbreiterungen die erreichbare Datenrate in Kommunikationssystemen und die zeitliche Auflösung in Mess- und Signalanwendungen.