Phasenfehler

Phasenfehler bezeichnet in der Elektronik, Optik und Mess- bzw. Kommunikationstechnik eine Abweichung der tatsächlichen Phasenlage eines Signals von der referenzierten oder nominalen Phase. Er kann zeitabhängig auftreten und führt zu Ungenauigkeiten bei der Auswertung oder dem Empfang des Signals.

In der Optik und Interferometrie wird der Phasenfehler durch Unterschiede der Weglängen der Interferenzarme, durch Laserrauschen, Temperatur- oder Druckänderungen sowie mechanische Störungen verursacht. Er beeinflussst die Phasenabbildung, senkt die Fringenkontrastqualität und führt zu systematischen oder zufälligen Messfehlern bei der Bestimmung von Wegunterschieden oder Oberflächenprofilen.

In der digitalen Kommunikation und Signalverarbeitung bezeichnet der Phasenfehler die Differenz zwischen der tatsächlichen Phasenlage eines Bezugssignals und der Phasenlage des empfangenen Signals. Bei kohrentem Empfang kann ein Phasenfehler eine Konstellationsrotation verursachen, die Bitfehler erhöhen oder die Quantisierung verschlechtern. In PLL-Schleifen (Phasenregelkreisen) ist der Phasenfehler die Differenz zwischen Eingang- und VCO-Phasen und bestimmt das Regelverhalten der Schleife.

Messung und Quantifizierung erfolgen oft über die Phasenrausch-Spektren oder die zeitliche Entwicklung des Phasenfehlers φ(t). Typische Größen sind die RMS-Phasenfehler oder das Phasenrauschen-Spektrum L(f) in dBc/Hz, die die Stabilität bzw. die Rauschcharakteristik beschreiben.

Abhilfe schaffen Phasenverfolgung, Fringetracking, verbesserte Referenzquellen, Temperatur- und Vibrationsstabilisierung sowie digitale Signalverarbeitung. Durch Kalibrierung und averaging lassen sich Phasenfehler weiter reduzieren, sodass präzise Messungen oder fehlerarme Übertragungen möglich sind.