Verzerrungen
Alle Übertragungsmedien dämpfen das darauf übertragene Signal ab. Die Dämpfung beschreibt die Abnahme der Spannungs-, Strom- und Leistungswerte während der Übertragung.
Die Ursache der Dämpfung ist z. B. der Leitungswiderstand. Eine weitere Ursache ist das Einkoppeln von Fremdsignalen in die Signalamplitude. Das führt dann zu Rauschen. Eine weitere Ursache für die Veränderung von Signalen ist die Verzerrung.
Lineare Verzerrungen
Lineare Verzerrungen entstehen durch frequenzabhängige Verstärker und kapazitive und induktive Spannungsteiler.
Bei der linearen Verzerrung wird die ursprüngliche Kurvenform nicht verändert. Es entstehen deshalb keine neuen Oberwellen.
Es findet nur eine Veränderung der Amplitude statt. Man spricht vom Abfallen der Tiefen und der Höhen bei der Verstärkung (Audio).
Nichtlineare Verzerrungen
Nichtlineare Verzerrungen entstehen durch Spiegelungen an Kennlinien von passiven bzw. aktiven Halbleiterbauelementen.
Die Kennlinien einer Verstärkerschaltung sind nichtlinear. Dadurch wird eine Sinuskurve am Eingang eines Verstärkers in der Kurvenform verändert.
Bei der Übersteuerung wird der positive und der negative Amplitudenbereich abgeschnitten. Das dabei entstehende Signal enthält Oberwellen, die das Signal härter, höher und lauter klingen lassen (Akustik).
Nichtlineare Verzerrungen führen zu Frequenzen, die im Originalsignal nicht vorhanden sind. Abhilfe schafft Gegenkopplung.
Die Nichtlinearität ist ein Verhalten, die sich nicht durch Gleichungen ersten Grades bestimmen lassen.
Klirrfaktor k
Der Klirrfaktor k ist das Maß für die nichtlinearen Verzerrungen durch/in einen Vierpol (z. B. Verstärker, Mikrofon, Tonbandgerät).
Der Klirrfaktor ist frequenzabhängig und gibt den Oberwellenanteil in % eines Signals an.
Je kleiner der Klirrfaktor ist, desto besser entspricht das Signal dem Original.
Formel zur Berechnung des Klirrfaktors
Richtwerte für den Klirrfaktor:
- FM-Rundfunksender < 1%
- Hifi-Verstärker < 1%
- AM-Rundfunksender < 4%