Phasendreher

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Ein Phasendreher (engl.: phase shifter) ist eine elektronische Vorrichtung, welche die Phase φ eines ankommenden Signals umkehrt. Die Drehung, die sogenannte Phasenverschiebung, erfolgt dabei um einen bestimmten Winkel.

Phasenschieber gehören zur Gruppe der Zeitveränderungseffekte, die allgemein auf Instrumenten und Stimmen in der Musikproduktion verwendet werden. Diese Phasendrehung arbeitet, indem man das Eingangssignal nimmt, es ein wenig zeitverzögert und dem ursprünglichen nicht-verzögerten Signal wieder zurückmischt, so dass bestimmte Frequenzen des Klangs gleichphasig oder gegenphasig sind; siehe auch Kammfiltereffekt.

[Bearbeiten] Arten von Phasendrehern

Im Prinzip lassen sich folgende Gruppen von Phasendrehern unterscheiden:

• Frequenzabhängige Phasendrehung. Dabei wird durch eine zeitliche Verschiebung des Eingangsignals die Phasenverschiebung einer bestimmten Frequenz erreicht. Da unterschiedliche Frequenzen allerdings unterschiedlich lange Periodenzeiten aufweisen, ist die Phasendrehung je nach Frequenz unterschiedlich. Realisiert werden kann diese Form durch entsprechende Laufzeitglieder oder auch in Form von Allpässen.
• Frequenzneutrale Phasendreher. Diese Schaltungen verschieben über ein Spektrum einheitlich um einen bestimmten Winkel. Das dabei entstehende Signal ist im Regelfall komplexwertig. Jene Phasendreher werden auch als Hilbert-Transformatoren bezeichnet, und bedienen sich der so genannten Hilbert-Transformation. Dabei verursacht jeder Hilbert-Transformator eine Drehung des Spektrums um 90°. Die Hilbert-Transformation spielt in der Signalverarbeitung eine zentrale Rolle und findet unter anderem im Bereich der Modulationstechnik Anwendung.

[Bearbeiten] Verwendung des Wortes Phase

Sägezahnsignale
oben: Originalsignal
mitte: 180°-phasenverschobenes Signal
unten: Verpoltes Signal

Im Technikerjagon spricht man von einer Phasendrehung eines Audiosignals oder von einem phasenverkehrten Signal, wenn einfach die beiden Adern eines symmetrischen Signals verpolt (vertauscht) wurden (Invertierung des Spannungsverlaufs). Der Begriff der „Phase“ ist dann falsch angewendet, wenn das Signal auf der Zeitachse verschoben wird statt mit −1 multipliziert.

In nebenstehener Abbildung ist dieser Umstand verdeutlicht: Man erkennt, dass das um 180° in der Grundfrequenz phasenverschobene Signal nicht gleich dem verpolten Signal ist (Zeitverschobenes Signal). Nur für ein harmonisches Signal (Sinus/Kosinus) sind verpoltes und um 180° phasenverschobenes Signal identisch. Anschaulich lässt sich die tiefere Ursache hierfür finden, indem man die Auswirkungen von Verpolung und Zeitverschiebung im Frequenzraum des Originalsignals betrachtet: Eine Verpolung bedeutet Multiplikation mit −1, im Zeit- wie auch im Frequenzraum, d. h., nach der Fouriertransformation werden alle Frequenzen um π phasenverschoben ( − 1 = e^iπ). Wird dagegen das Originalsignal um ΔT zeitverschoben, so ergibt sich nach dem Zeitverschiebungssatz der Fouriertransformation eine frequenzabhängige Phasendrehung um e ^{− iωΔT}. Für ein Originalsignal das aus nur einer harmonischen Frequenz ω besteht, lässt sich das ΔT gerade als halbe Schwingungsdauer (und damit als Phasenverschiebung um 180°) wählen.