phasenverschiebung

Phasenverschiebung bezeichnet den Unterschied in der Phase zweier zeitabhängiger Größen, insbesondere zweier sinusförmiger Signale. Bei zwei Signalen der gleichen Frequenz f ist die Phasenverschiebung Δφ der Winkel, um den eine Welle der anderen voraus- oder nachläuft. In Anwendungen der Elektronik, Akustik, Optik und Mess- und Regeltechnik tritt sie häufig auf. Eine Phasenverschiebung kann durch eine Zeitverzögerung Δt verursacht werden, da Δφ = ωΔt gilt, wobei ω = 2πf die Kreisfrequenz ist.

Mathematisch lässt sich ein harmonisches Signal als x(t) = A cos(ωt + φx) darstellen. Zwei Signale mit gleicher Frequenz können beschrieben werden durch y(t) = B cos(ωt + φy). Die Phasenverschiebung ergibt sich als Δφ = φy − φx. In der Phasordarstellung oder als Phasor A∠φ, B∠(φ+Δφ) lässt sich veranschaulichen, wie sich Amplitude und Phase relativ zueinander verhalten. Für mehrkanalige Signale kann die Phasenlage jeder Komponente separat betrachtet werden.

Zeitverzögerung und frequenzabhängige Phasenverschiebung: Δt = Δφ/ω. Für Signale mit mehreren Frequenzen gilt die Verschiebung jeweils pro Frequenzkomponente. Bauelemente wie RC- oder RL-Schaltungen, Filter und Allpassfilter führen typischerweise frequenzabhängige Phasenverschiebungen ein, oft ohne oder nahezu ohne Amplitudenänderung.

In Optik und Wellenphysik bewirkt ein Phasenunterschied zwischen Lichtwellen Interferenzmuster. In der Signaltechnik dient die gezielte Phasenverschiebung auch der Modulation (Phasenmodulation) und Demodulation. Messmethoden umfassen Oszilloskope mit Lissajous-Glossen, Spektrumanalysatoren oder dieHilbert-Transformierung zur Bestimmung der momentanen Phasenlage. Die Phasenverschiebung ist periodic modulo 2π und wird häufig in Bogenmaß oder Grad angegeben.