Mehrfrequenzsignale

Mehrfrequenzsignale sind Signale, die aus mehreren Frequenzkomponenten gleichzeitig bestehen. Sie entstehen durch die Überlagerung (Superposition) mehrerer Sinuswellen, sodass das resultierende Spektrum die Summe der einzelnen Frequenzen bildet. Durch Fourier-Analyse lässt sich ein solches Signal als Summe seiner Frequenzkomponenten darstellen.

In der Praxis werden Mehrfrequenzsignale durch analoge oder digitale Quellen erzeugt und entsprechend ausgewertet. Die theoretische Grundlage ist die Linearität von Systemen sowie die Fourier-Transformation. Jedes Mehrfrequenzsignal kann als Kombination von Unterträgern oder Harmonischen beschrieben werden, deren Amplituden, Phasen und Frequenzen Information tragen können.

Anwendungen finden sich vor allem in der Telekommunikation und der Signalverarbeitung. In der Telefonsignaltechnik wird Mehrfrequenzsignalisierung etwa bei DTMF eingesetzt, bei dem Digits durch das gleichzeitige Auftreten zweier Frequenzen aus je einer Frequenzgruppe erzeugt werden. Modernere Techniken wie OFDM verwenden eine großen Anzahl eng beabstandeter Unterträger, um Daten robust gegen Mehrwegeausbreitung zu übertragen. In der Audio- und Synthesetechnik werden komplexe Klänge durch die Mischung mehrerer Frequenzen erzeugt.

Eigenschaften und Herausforderungen umfassen das breitere Spektrum und die höhere Komplexität der Signale. Die Bandbreite entspricht der Summe der einzelnen Frequenzbereiche; daher sind präzise Frequenzstimmung, Filterung, Synchronisation und Kanalbehandlung erforderlich. Vorteile sind eine flexible Nutzung des Spektrums und potenziell höhere Datenraten; Nachteile sind höhere Systemkomplexität, Empfindlichkeit gegen Frequenzverschiebungen und Interferenz zwischen Signalelementen.