Ein ideales rein sinusförmiges Signal besteht nur aus seiner Grundwelle welche auch 1. Harmonische genannt wird. Sobald ein Signal nicht mehr der Sinusform entspricht und auch nur leicht davon abweicht, enthält das Signal ganzzahlige Vielfache seiner Grundschwingung, die auch Oberwellen oder Oberschwingungen genannt werden. Hierbei ist es wichtig zwischen den beiden Begriffen Oberwellen und Harmonischen zu differenzieren.
Die 1. Oberwelle entspricht hierbei der 2. Harmonischen der Grundschwingung und befindet sich auf der doppelten Frequenz der Grundschwingung. Die 2. Oberwelle entspricht der 3. Harmonischen der Grundschwingung und befindet sich auf der dreifachen Frequenz der Grundschwingung. Nach diesem Prinzip werden alle Harmonischen und Oberwellen auf die Grundwelle bezogen und mit einer Ordnungszahl (n) durchnummeriert.
Je nach Art der Verzerrung eines Signals entstehen im Verhältnis mehr gradzahlige oder ungradzahlige Oberwellen in dessen Frequenzspektrum. Rechteckförmige Signale, welche z.B. durch Übersteuerung von Verstärkerstufen entstehen (hierbei werden die Spitzen der Amplituden begrenzt und abgeflacht), enthalten überwiegend ungradzahlige Harmonische bzw. gradzahlige Oberwellen.
Sägezahnförmige Signale enthalten überwiegend gradzahlige Harmonische bzw. ungradzahlige Oberwellen.
Prüfungsfrage AB403
Eine periodische Schwingung, die wie das folgende Signal aussieht, besteht ...
A
aus der Grundschwingung mit zufälligen Frequenzschwankungen.
B
aus der Grundschwingung und Teilen dieser Frequenz (Unterschwingungen).
C
aus der Grundschwingung mit ganzzahligen Vielfachen dieser Frequenz (Oberschwingungen).
D
aus der Grundschwingung ohne weitere Frequenzen.
Prüfungsfrage AB401
Was sind Harmonische?
A
Harmonische sind die ganzzahligen (1, 2, 3, ...) Vielfachen einer Frequenz.
B
Harmonische sind ausschließlich die ungeradzahligen (1, 3, 5, ...) Vielfachen einer Frequenz.
C
Harmonische sind ausschließlich die geradzahligen (2, 4, 6, ...) Teile einer Frequenz.
D
Harmonische sind die ganzzahligen (1, 2, 3, ...) Teile einer Frequenz.
Prüfungsfrage AB402
Die dritte Oberwelle entspricht ...
A
der zweiten Harmonischen.
B
der zweiten ungeradzahligen Harmonischen.
C
der vierten Harmonischen.
D
der dritten Harmonischen.
Auch wenn ein Signal auf dem Oszilloskop zunächst sinusförmig erscheint, kann das Signal trotzdem nennenswerte Oberwellenanteile (bzw. Harmonische der Grundwelle) enthalten. Um den Oberwellenanteil eines Signals quantitativ und qualitativ beurteilen zu können benötigt man einen Spektrumanalysator der das Signal im Frequenzbereich (Frequency-Domain) darstellen kann und hierbei die Amplitudenwerte der einzelnen Oberwellen logarithmisch darstellen kann, so dass deren Anteile am Gesamtsignal messbar sind.
Prüfungsfrage AI615
Mit welchem Messgerät kann man das Vorhandensein von Harmonischen nachweisen?
A
Spektrumanalysator
B
Frequenzzähler
C
Stehwellenmessgerät
D
Vektorieller Netzwerkanalysator (VNA)
Prüfungsfrage AI614
Mit welchem der folgenden Messinstrumente können die Amplituden der Harmonischen eines Signals gemessen werden? Sie können gemessen werden mit einem ...
A
Spektrumanalysator.
B
Breitbandpegelmesser.
C
Multimeter.
D
Frequenzzähler.
Bei gegebener Grundfrequenz (1. Harmonische) eines Signals, können Frequenzen der Harmonischen durch Multiplikation der Grundfrequenz mit der jeweiligen Ordnungszahl (n) der Harmonischen errechnet werden.
Gleichermaßen können die Frequenzen der Oberwellen eines Signals durch Multiplikation der Grundfrequenz mit der Ordnungszahl der Oberwelle plus 1 (n+1) berechnet werden.
Prüfungsfrage AJ201
Die zweite Harmonische der Frequenz 3,730 MHz befindet sich auf ...
A
11,190 MHz.
B
5,730 MHz.
C
1,865 MHz.
D
7,460 MHz.
Prüfungsfrage AJ205
Die zweite ungeradzahlige Harmonische der Frequenz 144,690 MHz ist ...
A
723,450 MHz.
B
434,070 MHz.
C
145,000 MHz.
D
289,380 MHz.
Prüfungsfrage AJ202
Auf welche Frequenz müsste ein Empfänger eingestellt werden, um die dritte Harmonische einer nahen 7,050 MHz-Aussendung erkennen zu können?
A
21,150 MHz
B
28,200 MHz
C
14,100 MHz
D
35,250 MHz
Prüfungsfrage AJ206
Auf welchen Frequenzen kann ein 144,300 MHz SSB-Sendesignal Störungen verursachen?
A
432,900 MHz und 1298,700 MHz
B
433,900 MHz und 1296,700 MHz
C
434,900 MHz und 1298,700 MHz
D
438,900 MHz und 1290,700 MHz
