Signalfrequenz

Signalfrequenz ist ein Begriff aus der Signalverarbeitung und bezeichnet die zeitliche Änderung eines Signals. Bei periodischen Signalen ist sie die Frequenz f = 1/T, also die Anzahl der Zyklen pro Sekunde, gemessen in Hertz (Hz). Bei nichtperiodischen Signalen beschreibt der Frequenzbereich, in welchem Frequenzanteile das Signal enthält, typischerweise durch eine Spektraldarstellung, die mit der Fourier-Transformation erzeugt wird.

Die Signalfrequenz ist damit eng mit dem Informationsträger verknüpft: Das Spektrum eines Signals bestimmt seine Bandbreite, also den Bereich der relevanten Frequenzen. In der Praxis unterscheidet man Basisband-Signale, deren Spektrum bis zu einer bestimmten Grenzfrequenz reicht, und Signale mit Modulation, bei denen eine Trägerfrequenz vorliegt. Die Informationssignale verändern sich in bestimmten Frequenzbereichen, während die Trägerfrequenz die Lage der ausgestrahlten oder übertragenen Signale festlegt.

Die Einheit Hz entspricht Zyklen pro Sekunde; häufig wird auch die Winkel- oder Kreisfrequenz ω = 2πf genutzt, insbesondere in der analogen Signalberechnung, wo Signale als cosinus- oder sinusförmige Funktionen beschrieben werden.

Für die Digitalisierung ist die Abtastung wichtig: Um Signale mit maximaler Frequenz fmax fehlerfrei abzutasten, muss die Abtastfrequenz mindestens 2fmax betragen (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem). Die Signalfrequenz beeinflusst also Samplingrate, Filterdesign und Bandbreitenanforderungen von Systemen wie Audio, Telekommunikation oder Regelungstechnik.

Beispiele: Audiosignale enthalten Frequenzen von ca. 20 Hz bis 20 kHz; Funk- und Fernsehsignale können Signalfrequenzen in MHz- oder GHz-Bereich haben.