Taajuusvaihtelut

Taajuusvaihtelut ovat signaalin tai järjestelmän taajuuden aikakohtaisia poikkeamia nimellistaajuudesta. Kun signaalin hetkellinen taajuus on f(t) ja referenssitaajuus on f0, poikkeama voidaan määritellä Δf(t) = f(t) − f0. Näitä vaihteluita voidaan tarkastella lyhyellä aikavälillä (jitter) sekä pitkällä aikavälillä (drift), jolloin taajuus muuttuu hitaammin ajan kuluessa.

Lyhytaikaiset vaihtelut johtuvat kohinasta sekä signaalin lähteen epäjatkuvuuksista ja muista häiriöistä. Pitkän aikavälin vaihtelut syntyvät esimerkiksi lämpötilan muutoksista, komponenttien ikääntymisestä, mekaanisista rasituksista tai virtalähteen tilapäisistä vaihteluista. Taajuusvaihtelut voivat liittyä sekä sähköisiin että elektronisiin järjestelmiin, kuten kello- ja kantamanlähteisiin sekä radio- ja tietoliikennejärjestelmiin.

Sähköverkoissa taajuusvaihtelut syntyvät, kun tuotanto ja kulutus poikkeavat toisistaan. Nimellinen taajuus on yleensä 50 Hz eurooppalaisessa verkossa; pienet poikkeamat tasauksen ja säädön avulla pyritään palauttamaan lähimpään hyväksyttävään arvoon. Suuret tai toistuvat vaihtelut voivat heikentää laitteiden toimintaa ja verkon vakautta, mikä korostaa säätö- ja harmonisointijärjestelmien roolia.

Mittaus ja ilmaiseminen: Taajuusvaihteluita kuvataan usein taajuuden vakaudella sekä herkkyys- ja tarkkuusmittareilla. Yleisiä käsitteitä ovat hetkellinen taajuus, vaihehäiriöt (jitter) sekä Allan-Deviaatio. Yksiköinä käytetään Hertz, ppm (osaa miljoonasta) tai millihertsejä riippuen kontekstista. Taajuusvaihtelujen tuntemus on keskeistä sekä tarkkojen ajastus- ja referencejärjestelmien että tietoliikenteen ja sähköverkon laadun varmistamisessa.