Frequenzspektrum

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Mit Frequenzspektrum bezeichnet man die Gesamtheit der Frequenzen, die von einem schwingenden System erzeugt werden bzw. in einem Signal enthalten sind.

Abhängig von der Anzahl und der Harmonik der enthaltenen Frequenzen ergibt das Spektrum eines (eindimensionalen) Audiosignals einen Klang (Harmonisch), ein Klanggemisch (wenige unharmonische Frequenzen), ein Geräusch (Unharmonisch) oder ein Rauschen (alle Frequenzen, statistisch auftretend).

Das Frequenzspektrum eines Systems kann z. B. mit Hilfe der Fourieranalyse (siehe auch Fouriertransformation) oder auch mit der Wavelet-Transformation aus dem Zeitsignal bestimmt werden. Als Ergebnis dieser Transformation erhält man die Amplituden der jeweiligen Frequenzanteile A(f) (mit: f = Frequenz) und bei zeitlich veränderlichen Amplitudenverteilungen eine Verteilung als Funktion der Frequenz und Zeit: A(f,t).

Periodische Signale haben in der regel ein Linienspektrum während nichtperiodische Signale, wie z. B. Impulse ein kontinuierliches Frequenzspektrum haben.

Beispiele:

• Eine reine Sinusschwingung hat als Frequenzspektrum nur die eine Linie ihrer Frequenz.
• Ein Rechtecksignal der Frequenz f hat ein Linienspektrum mit den Frequenzen f, 3·f, 5·f ...
• Ein Ton auf einem Musikinstrument erklingt immer zusammen mit seinen Oberschwingungen. Die Menge aller klingenden Frequenzen ist das Frequenzspektrum dieses Tons.
• Ein amplitudenmodulierter Radio-Sender (z. B. auf Mittelwelle), der Sprache und Musik bis 8 kHz auf 1 MHz überträgt, besitzt ein Frequenzspektrum von 0,992 bis 1,008 MHz.
• Sendet das System elektromagnetische Strahlung aus, so spricht man vom elektromagnetischen Spektrum.

Im erweiterten Sinne bezeichnet Frequenzspektrum einfach eine Auflistung von Frequenzen, die im Bezug auf eine bestimmte Betrachtungsweise zusammen gesehen werden müssen, z. B. das Frequenzspektrum der Radio- und Fernseh-Kanäle. (siehe Frequenzband).