Phaseninformationen

Phaseninformationen bezeichnet die Information, die durch die Phasenlage eines periodischen Signals oder einer Welle vermittelt wird. Bei einer komplexen Darstellung eines Signals lässt sich dieses in Betrag (Amplituden) und Phase zerlegen. Die Phase beschreibt den zeitlichen Versatz der Welle relativ zu einem Referenzzeitpunkt und enthält daher Hinweise auf Timing, Positionierung oder Interferenzmuster.

In der digitalen Signalverarbeitung ist die Phaseninformation gemeinsam mit dem Amplitudenanteil wichtig, damit ein Signal vollständig rekonstruiert werden kann. Oft wird die Phase separat betrachtet, zum Beispiel bei der Bestimmung von Zeitverläufen, der Bestimmung von Sprach- oder Audiosignalen sowie bei Spektralanalysen. Herausforderungen entstehen durch Phasenwrapping (die Phasenwerte werden mod 2π gemeldet) und durch Phasenrauschen, das besonders bei verrauschten Messungen problematisch sein kann.

In der Bildgebung und Optik spielt die Phaseninformation eine zentrale Rolle, insbesondere bei der rekonstruktiven Bildgebung und bei interfere nzenbasierten Verfahren. Häufig lassen Detektoren nur Intensitäten messen, wodurch die Phaseninformation verschlüsselt bleibt. Hier kommen Phasenretrieval-Methoden wie iterative Rekonstruktion oder Algorithmen der Phasenentkopplung zum Einsatz, um die ursprüngliche Phase aus Intensitätsmessungen abzuleiten.

In der Kommunikation dient die Phase der Übertragung von Daten durch Phasenmodulationsschemata (z. B. PSK, QPSK, QAM). Phaseninformationen ermöglichen eine effiziente Nutzung der Bandbreite, sind jedoch anfälliger für Phasenrauschen, Doppler-Effekte und Synchronisationsprobleme.

In der Physik und Quantenmechanik liefern relative Phasen zwischen Zuständen Interferenzmuster und liefern Informationen über relative Wahrscheinlichkeiten. Absolute Phasen sind oft nicht messbar, weshalb der Fokus auf relativen Phasen liegt.