Samplingfrequenz

Samplingfrequenz, oft abgekürzt fs, bezeichnet die Rate, mit der ein analoges Signal in diskrete Messwerte umgewandelt wird. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen und entspricht der Anzahl der Abtastungen pro Sekunde. Der Zusammenhang zwischen fs und dem Abtastintervall Ts ist fs = 1/Ts. Höhere fs bedeuten mehr Messpunkte pro Sekunde und damit eine detailliertere Darstellung des Signals, aber auch größeren Speicherbedarf.

Nach dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem muss fs mindestens das Doppelte der höchsten im Signal enthaltenen Frequenzkomponente fmax betragen, damit eine Rekonstruktion möglich ist. Sind höhere Frequenzen vorhanden oder fs zu klein, treten Aliasing-Effekte auf, bei denen Signalinhalte in niedrigere Frequenzen verschoben werden. Um dies zu verhindern, wird vor der Abtastung ein Anti-Aliasing-Filter eingesetzt, das Frequenzen oberhalb von etwa fs/2 dämpft.

Praktische Aspekte: In der Audiotechnik werden häufig fs-Werte von 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz oder höher gewählt; in der Mess- und Prüftechnik richtet sich fs nach dem zu erfassenden Frequenzbereich. Höhere fs erhöht den Datenfluss und Rechenaufwand, ermöglicht aber eine bessere Rekonstruktion und mehr Flexibilität bei digitalen Filtern. Bei geringer fs kann es zu Aliasing kommen, selbst wenn das ursprüngliche Signal bewusst gefiltert wurde.

Zusammenfassung: Die Samplingfrequenz ist eine zentrale Größe in der digitalen Signalverarbeitung, die bestimmt, wie fein ein analoges Signal in digitale Werte übersetzt wird. Sie beeinflusst Genauigkeit, Bandbreite, Speicherbedarf und Rechenaufwand des Abtastprozesses.