Aaltomuotoja

Aaltomuotoja kuvaa signaalin vaihtumisen muotoa ajassa. Ne voivat olla periodisia eli toistuvia tai epäperiodisia. Keskeisiä suureita ovat amplitudi eli korkeus, taajuus eli toistotiheys sekä vaihe, ja pulssimuotoisissa aalloissa duty cycle eli tapa kuinka kauan signaalin arvo on korkealla. Aaltomuotoja käytetään laajasti elektroniikassa, viestinnässä sekä signaalinkäsittelyssä, ja niitä analysoidaan usein Fourier-teorian avulla.

Yleisimmät perusmuodot

- siniaalto: sinusoidi, puhtaimpia mahdollisia perustaajuuksia. Spektri koostuu yhdestä komponentista.

- neliöaaltomuoto: terävät kytkennät ja lohkoajat kuvanneet; sisältää monia harmonisia, erityisesti parittomia (3., 5., 7., …) ja amplitudit ovat noin 4/(nπ).

- kolmioaaltomuoto: nouseva ja laskeva lineaarinen kulku; pääosin parittomia harmonisia ja amplitudit ~1/n^2.

- sahalaidallinen aaltomuoto: loiva nousu ja terävä pudotus (tai päinvastoin); sisältää kaikki harmoniset ja amplitudit ~1/n.

- pulssiaalto: lyhyet huiput toistuvassa rytmissä; spektri riippuu pulssin leveydestä (duty cycle).

- eksponentiaalinen aaltomuoto: käytetään esimerkiksi vähittäiskytkentöjen tai mittauskytkennien aikakäyttäytymisessä; ei välttämättä toistuvaa perusrytmiä.

- satunnais- ja kohina-aaltomuodot: epäperiodisia, signaali voi koostua randomisista tapahtumista tai kohinasta.

Spektra ja analyysi

Monet aaltomuodot voidaan rakentaa Fourier-sarjoista tai Fourier-tirroista. Sineaalto on puhdas taajuuskomponentti; neliö- ja kolmioaallot tuottavat harmonisia, joiden lukumäärä ja voimakkuus vaihtelevat aaltomuodon mukaan. Tämä ominaisuus määrittää sovellukset, kuten audiojen, kommunikaation ja signaalin generoinnin.

Käyttökohteet

Aaltomuotoja käytetään signaaligeneraattoreina, testilähteinä, moduolaattoreina ja digitaalisissa sekä analogisissa piirissä. Ne vaikuttavat äänenlaatuun, mittausepävarmuuksiin ja järjestelmien reaktioihin. Aaltomuotojen tuntemus on keskeistä sekä suunnittelussa että analyysissä.