In der Signaltheorie wird die Zeitverzögerung eines Signalpakets, die es beim Durchlaufen einer elektrischen Schaltung oder Komponente erfährt, als Gruppenlaufzeit bezeichnet (engl.: group delay time oder kurz group delay).
Mathematisch ergibt sich die Gruppenlaufzeit aus der (negativen) Ableitung der Phase über der Frequenz:
wobei
-Übertragungsfunktion des Systems
-Phase
- Gruppenlaufzeit des Systems
Im Idealfall ist die Gruppenlaufzeit unabhängig von der Frequenz. Dieses gilt in sehr guter Näherung beispielsweise für Koaxialkabel. Viele elektronische Komponenten, wie beispielsweise Verstärker oder Filter, zeigen jedoch eine frequenzabhängige Gruppenlaufzeit, die durch ihren nichtlinearen Phasengang (Dispersion) hervorgerufen wird. Hierdurch werden Signalverzerrungen (Phasenverzerrungen) verursacht und so die korrekte Interpretation des Informationsgehaltes der übertragenden Signale erschwert oder sogar unmöglich gemacht. Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen ist daher die Messung der Gruppenlaufzeit und gegebenenfalls die Linearisierung des Phasengangs von großer Bedeutung.
Linearer Phasengang bedeutet konstante Gruppenlaufzeit und keine Verzerrung des Signals. Die Abweichung der Gruppenlaufzeit von der Konstanten ist ein Ausdruck für den Grad der Nichtlinearität der Phase.
Gruppenlaufzeit im Audiobereich
Die Gruppenlaufzeit hat wesentliche Bedeutung im Audiobereich und besonders bei der Schallwiedergabe. Viele Bestandteile einer Audiowiedergabekette, besonders die Lautsprecher-Frequenzweichen (Crossover) bringen Gruppenlaufzeit in das Audiosignal. Deshalb ist es wichtig die Schwelle der Hörbarkeit der Gruppenlaufzeit hinsichtlich der Frequenz zu kennen, besonders, wenn die Audiokette für die Hi-Fi-Wiedergabe vorgesehen ist. Zur Zeit sind kaum Daten darüber erhältlich und die besten Tabellen sind bei Blauert und Laws zu finden:
| Frequenz | Hörbarkeitsschwelle |
|---|---|
| 500 Hz | 3,2 ms |
| 1 kHz | 2 ms |
| 2 kHz | 1 ms |
| 4 kHz | 1,5 ms |
| 8 kHz | 2 ms |
Diese Tabelle ist in folgendem Bericht veröffentlicht: Blauert, J. und Laws, P "Group Delay Distortions in Electroacoustical Systems", Journal of the Acoustical Society of America, Volume 63, Number 5, pp. 1478–1483 (May 1978)
Die maximal mögliche Gruppengeschwindigkeit ist durch die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gegeben und beträgt 299.792,458 km/s. Das entspricht rund 30 cm pro Nanosekunde (30 cm/ns). In der Atmosphäre wird die Geschwindigkeit durch die Permittivität der uns umgebenden Luft auf etwa 299.700 km/s reduziert. In Kabeln beträgt die Gruppengeschwindigkeit aufgrund der Permittivität des verwendeten Dielektrikums typisch rund 200.000 km/s.