Undersampling

Man spricht in der Digitaltechnik von Unterabtastung oder englisch Undersampling, wenn ein Signal mit weniger als der doppelten Bandbreite diskretisiert (abgetastet) wird.

Undersampling verletzt die Regeln des Shannonschen Abtasttheorems, und führt zu Problemen bei der späteren Rekonstruktion des Signals:

• Informationsverlust, nicht alle Bestandteile des Originalsignals werden reproduziert
• Geisterfrequenzen (weitere Bezeichnungen: Spiegelfrequenzen oder Aliasing), als neue störende Bestandteile.

Die graue Schwingung sei das analoge Signal, das diskretisiert (z. B. digitalisiert) werden soll. Die blauen Zahlen rechts geben den Wertebereich an. Ein Sample, das in diesen Bereich fällt, erhält diese digitale Zahl zugeordnet (Quantisierung). Die senkrechten Linien (S1 bis S25) geben die Zeitpunkte an, zu denen abgetastet wird. Die roten × verdeutlichen, in welchen Wertebereich das jeweilige Sample fällt. Die rechteckige blaue Signalform repräsentiert das aus den digitalen Daten gewonnene Signal. (Ehe es einem Rekonstruktionsfilter zugeführt wird.)

In der Abbildung ist zu erkennen, dass ab Sample 20 (S20) die digitalisierten Werte die abgetastete Frequenz nicht mehr repräsentieren. Das Signal wird daher mit einer deutlich geringeren Frequenz rekonstruiert..

Die Unterabtastung kann jedoch auch absichtlich eingesetzt werden. So kann man z. B. mit einem A/D-Wandler gleichzeitig auch einen digitalen Abwärtsmischer realisieren, wenn man das Zwischenfrequenz-Signal bandbegrenzt und die Abtastrate so wählt, dass eine der Spiegelfrequenzen genau im gewünschten Niederfrequenz-Bereich liegt. Man nennt dieses Verfahren Bandpassunterabtastung.

Siehe auch

• Stroboskopeffekt
• Überabtastung (oversampling)
• Nyquist-Shannon-Abtasttheorem
• Abtastung