Warum wird in HF-Diagrammen neben Durchlasskurve auch die Phasenlage angegeben?

Das "HF-Diagramm" nennt sich Bode-Diagramm: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Bode-Diagramm
Näheres siehe dort.

Kurzfassung: Man braucht es, um zu beurteilen, ob sich ein Netzwerk 
kapazitiv oder induktiv verhält. Z.B. für Impedanzanpassung oder 
Stabilität von Reglern und Verstärkern.

Der Phasengang eines Filters innerhalb seines Durchlassbereichs 
beeinflusst auch die Verzerrungen, die ein Signal mit einer endlichen 
Bandbreite erleidet. Die Laufzeit ("Gruppenlaufzeit", GLZ) durch das 
Filter sollte idealerweise für alle Frequenzen im Durchlassbereich 
konstant sein.

Die GLZ ist proportional zur Phasenänderung φ über die Frequenz f: 
τ=dφ/df.

Wenn dieser Quotient nicht konstant ist, entstehen unterschiedliche 
Laufzeiten für unterschiedliche Frequenzanteile des Signals, was 
Verzerrungen der Signalform hervorruft ("GLZ-Verzerrung"). Das ist 
besonders für Digitalsignale von Bedeutung.

Anbei ein Papierchen zur Erklärung.

Rainer schrieb:
> Warum ist eigentlich in HF-Diagrammen neben der Durchlasskurve auch oft
> die Phasenlage eingetragen?
>
> Wie z.B. hier:
>
> http://www.elektronik-labor.de/HF/1016CW5.jpg

Zudem ist es interessant, wenn ein Signal aufgesplittet, getrennt 
verarbeitet & befiltert und später wieder kombiniert wird. Dann ist die 
Phasenlage natürlich wichtig. Oder man einen Phasenvergleich anstrebt.

Bei dem von dir aufgeführten Beispiel ist es allerdings (vermutlich) 
einfach so, dass LT-Spice bei Simulationen die in den Frequenzbereich 
überführt werden grundsätzlich die Phase plottet. Mir ist kein Weg 
bekannt das zu deaktivieren. (Oder weiß jemand wie das geht?)

Test schrieb:
> dass LT-Spice bei Simulationen die in den Frequenzbereich
> überführt werden grundsätzlich die Phase plottet. Mir ist kein Weg
> bekannt das zu deaktivieren. (Oder weiß jemand wie das geht?)

auf die entsprechende Achse klicken und dann im sich öffnenden Fenster 
den Button "Don't Plot Phase" anklicken.

Rainer schrieb:
> Warum ist eigentlich in HF-Diagrammen neben der Durchlasskurve auch oft
> die Phasenlage eingetragen?

Man fasst zweckmäßigerweise den Amplitudenfrequenzgang |H(ω)| und den 
Phasengang φ(ω) zur Übertragungsfunktion

$$H(\omega)=\lvert H(\omega)\rvert\mathord{\rm e}^{\mathord{\rm i}\varphi(\omega)}$$

zusammen. Das hat den Grund, dass die komplexwertige Funktion H eine 
erschöpfende Beschreibung eines linearen zeitinvarianten Systems 
(LTI-System) ist. Also eines, das durch ein lineares 
Differentialgleichungssystem mit konstanten Koeffizienten modellierbar 
ist. Der Amplitudenfrequenzgang allein liefert keine solche erschöpfende 
Beschreibung.

Hintergrund: Man kann relativ leicht zeigen, dass für LTI-Systeme eine 
das System charakterisierende komplexe Funktion H(ω) existiert, mit der 
man die Antwort y(t) im Zeitbereich des Systems auf eine beliebige 
Anregung x(t) berechnen kann: Sind Y(ω) und X(ω) die 
Fourier-Transformierten von x und y, so gilt einfach

$$Y(\omega)=H(\omega)X(\omega).$$

In den Zeitbereich zurücktransformiert ist das die Faltung

$$y(t)=(h\ast x)(t),$$

wobei

$$h(t)=(\mathcal F^{-1}H)(t)$$

die inverse Fourier-Transformierte von H ist (h entspricht der 
Impulsantwort des Systems). Eine nette Eigenschaft dieser Funktion H ist 
die folgende: Bei sinusförmiger Anregung mit Frequenz ω, also

$$x(t)=\mathord{\rm e}^{\mathord{\rm i}\omega t},$$

bekommt man durch Einsetzen in die obige Faltungsgleichung

$$y(t)=H(\omega)\mathord{\rm e}^{\mathord{\rm i}\omega t},$$

d.h. H(ω) ist die komplexe Amplitude eines LTI-Systems bei sinusförmiger 
Anregung mit Frequenz ω (das zeigt auch, dass ein LTI-System bei 
sinusförmiger Anregung sinusförmig antwortet). Daher kann man für 
Systeme aus konzentrierten Resistanzen/Reaktanzen (R,L,C) die Funktion 
H(ω) durch komplexe Wechselstromrechnung ermitteln. Man sieht also, dass 
dieses H einfach der oben definierte komplexe Frequenzgang ist, d.h. die 
Übertragungsfunktion des Systems.

Oder anders gesagt:
Die komplexe Berechnung (symbolische Methode) z.B. eines
Filterfrequenzganges liefert eben einen Real- und einen Imaginärteil.

Diese beiden in einem Diagramm darzustellen, ist weniger
übersichtlich, als Betrag und Phase zu nehmen.
(Mathematisch ist der Inhalt natürlich derselbe.)

https://de.wikipedia.org/wiki/Komplexe_Wechselstromrechnung

Rainer schrieb:
> Warum ist eigentlich in HF-Diagrammen neben der Durchlasskurve auch oft
> die Phasenlage eingetragen?

Es ist nicht die Phasenlage, sondern die Drehung der Phase angegeben. 
Die Phase ändert sich bei einem Sinussignal dauernd.

Elektrofan schrieb:
> ...Real- und einen Imaginärteil.
> Diese beiden in einem Diagramm darzustellen, ist weniger
> übersichtlich, als Betrag und Phase zu nehmen.


Vielleicht ist es persönlicher Geschmack,
aber ich finde ein Smith-Diagramm am übersichtlichsten.