De-Emphasis

Deemphasis ist eine Filteroperation am Empfänger, um die Frequenzgangveränderungen rückgängig zu machen, die der Sender während der Preemphasis eingeführt hat. Wenn ein Sender Preemphasis anwendet, verstärkt er höhere Frequenzen, um das Rauschen zu überwinden, das sich während der Übertragung ansammelt, besonders über längere Entfernungen oder in lauten Kanälen. Der Empfänger wendet dann Deemphasis an, eine komplementäre Abschwächung eben dieser Frequenzen, um einen flachen Frequenzgang wiederherzustellen und das verstärkte Rauschen zu unterdrücken, das sonst durch die Preemphasis durchgelassen würde.

Die häufigste Anwendung von Deemphasis findet sich bei FM-Rundfunkübertragung und -empfang. FM-Rundfunksender betonen Audio oberhalb von etwa 2 kHz vor, typischerweise mit einer Zeitkonstante von 75 Mikrosekunden in Nordamerika und 50 Mikrosekunden in Europa und anderen Regionen. Der Deemphasis-Filter eines Empfängers wendet die inverse Charakteristik an und senkt diese Frequenzen um denselben Betrag ab. Diese Paarung bedeutet, dass ein richtig abgestimmter Empfänger sauberes Audio wiederherstellt und Rauschen unterdrückt, das verstärkt würde, wenn Preemphasis ohne entsprechende Deemphasis auftreten würde.

Deemphasis-Schaltungen nehmen je nach Signalbereich verschiedene physische Formen an. In analogen Empfängern verwendet Deemphasis typischerweise einen RC-Tiefpassfilter mit einer bestimmten Zeitkonstante; ein 75-Mikrosekunden-Deemphasis-Netzwerk besteht beispielsweise aus einem Widerstand und Kondensator, die so gewählt sind, dass ihr Produkt diesem Zeitwert entspricht. In digitalen Systemen wird Deemphasis als digitaler Filterkoeffizient in Software oder Firmware implementiert. Einige moderne Standards, einschließlich bestimmter Hochgeschwindigkeits-Serialprotokolle, verwenden Deemphasis im elektrischen Bereich, um kanalinduzierte Verzerrungen auszugleichen, anstatt Preemphasis rückgängig zu machen.

Wenn Deemphasis schiefgeht

Ein Empfänger ohne Deemphasis oder mit der falschen Zeitkonstante erzeugt hörbare Artefakte. Fehlende Deemphasis im UKW-Radio führt dazu, dass Rauschen schwache Signale dominiert, weil das Hochfrequenzrauschen niemals abgeschwächt wird. Wird die falsche Zeitkonstante verwendet, wie das Anwenden eines 50-Mikrosekunden-Filters auf ein 75-Mikrosekunden-vorbewertetes Signal, bleiben einige Frequenzen verstärkt und andere gedimmt, was zu Farbverfälschung oder einem dünnen, nasalen Klang führt. In digitalen Systemen erzeugt nicht angepasste Deemphasis Intersymbolinterferenz und erhöht die Bitfehlerrate.

Deemphasis ist grundsätzlich ein Rauschmanagement-Verfahren, das von einer Vereinbarung zwischen Sender und Empfänger abhängt, welche Frequenzen zu verändern sind und um wie viel. Ohne Preemphasis am Sender wäre Deemphasis unnötig und würde das Signal lediglich abschwächen. Der Begriff spiegelt die Asymmetrie wider: Emphasis erfolgt zuerst, Deemphasis macht es rückgängig, zweite, was die Verantwortung für korrekte Filterung auf beide Enden der Verbindung verteilt.