3. Grundlagen
3.1 Messwerte
Angaben von Amplitudenwerten, Verstärkungsfaktoren,
Spannungen, Leistungen, Verhältnis von Signal- zu Rauschleistung (S/N) etc. werden als
relative logarithmische Werte a mit der Einheit deziBel (dB) angegeben.
Etwas vereinfacht bedeutet das : Diese Werte können ohne Bezug z.B. als 10 dB.
dargestellt werden, oder in Bezug auf eine andere Messgröße z.B. -10 dBV. Der Bezug also
aufs "V" bedeutet zu einer definierten Spannung. Je nach Einheit gelten
ebenfalls definierte Angaben.
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3.2 Rauschen
Ein Nutzsignal kommt in der Praxis nie
ohne irgendwelche Störsignalen daher. Genau diese Störsignale werden als Rauschen
definiert. Man unterscheidet hier verschieden Arten von Rauschen, welche auch
verschiedenen Ursprungs sind. So gibt es z.B. ein thermisches Rauschen, welches z.B.
bereits durch einen stromdurchflossenen Widerstand produziert wird. Also Rauschen das die
Bauteile oder Bauteilegruppen eines Gerätes produzieren. Ein unerwünschtes Brummen
(definiert als deterministisches Signal), wird ebenfalls als Rauschen definiert.
Im allgemeinen gilt ein möglichst
großer
Abstand zwischen Nutz- und Störsignal zu erreichen. Für ein Videosignal sollte
z.B. im Minimum ein S/N (Verhältnis Signal to Noise) von 50 dB1 erreicht
werden um noch eine akzeptable Bildqualität zu haben (siehe verrauschtes und
unverrauschtes Signal, Bild.2)
Bild 2 :
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3.3 Signaldarstellung
Die gebräuchlichste Art der Signaldarstellung ist
die Wiedergabe des Signalverlaufs über der Zeit. Dieser Verlauf kann mit einem Oszilloskop
sehr einfach dargestellt werden. Häufig ist es aber auch erwünscht, das Signal in
Abhängigkeit von Frequenzen darzustellen. Hierzu ist ein Spektrumanalyser
wohl das beste Mittel (siehe zeit- und frequenzabhängige Darstellung einer
Sinusschwingung, Bild.3)
Bild 3 :
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3.4 Bandbreite
Bei der Übertragung brauchen nur Frequenzen
berücksichtigt zu werden, welche auch von menschlichen Sinnen erfasst werden können. Im
Audiobereich sind dies Frequenzen von 20 Hz bis 20 kHz. Dies entspricht also einer
Bandbreite von 20kHz.
Die Helligkeitsinformation in einem Videosignal wird als Spannungsänderung
dargestellt. Zur Übertragung eines Standardsignals wird eine Bandbreite von ca. 5 MHz
benötigt. Für höhere Qualitäten z. B. im Kino wird schon eine Bandbreite von 30 MHz
nötig. Zur Übertragung von solchen analogen Signalen kommen hauptsächlich elektrische
Leitungen in Frage.
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3.5 Verzerrungen
Man unterscheidet hauptsächlich zwischen zwei Arten von
Verzerrungen. Die linearen und die nichtlinearen Verzerrungen. Im
Audiobereich nennt man die nichtlinearen Verzerrungen den Klirrfaktor.
Lineare Verzerrungen sind Abweichungen eines Amplitudenganges von einem
vordefinierten linearen Verlauf (siehe Frequenzgang und lineare Verzerrungen, Bild.4).
Bild
4 :
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3.6 Leitungen
Alle elektrische Leitungen haben einen ohmschen
Widerstand, eine Kapazität und eine Induktivität. Diese Eigenschaften werden vom Aufbau
wie auch von den verwendeten Materialien gegeben.
Bei der Übertragung müssen vor allem bei hohen Frequenzen lineare Verzerrungen
miteinkalkuliert werden. So ist eine Übertragung von Audio-Signalen (Bandbreite 20kHz)
relativ problemlos. Jedoch bei Videosignalen (Bandbreite 5MHz) wird dies schon kritischer.
Entzerrungen oder spezielle Signalführungen werden bei hoher Bandbreite und hohen
Qualitätsanforderungen eingebaut. So können z.B. durch symmetrische Signalführung
Störungen von außen minimiert werden (im Audiobereich oft genutzt).
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3.7 Verstärkung
Elektrische Leitungen bedämpfen das Signal, daher sind Verstärker nötig. Diese
Verstärker können einen Defekt aufweisen, welche zu Verzerrungen oder unerwünschten
Schwingungen führen können.
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