Rechtecksignals

Rechtecksignale sind zeitkontinuierliche Signale, die zwischen zwei festen Pegeln wechseln und dabei abrupte Übergänge aufweisen. In der idealen, periodischen Form hat ein Rechtecksignal die Periode T und die Frequenz f = 1/T. Der Anteil der Periode, in dem der Pegel hoch ist, wird als Duty Cycle D bezeichnet (0 < D < 1); die Pulsebreite beträgt τ = D·T. Rechtecksignale treten als regelmäßige Pulszüge oder als einzelne Pulse auf und finden breite Anwendung in der Elektronik.

In der Frequenzdomäne besitzt ein periodisches Rechtecksignal ein Harmonikspektrum, das sich aus der Fourier-Reihe ableiten lässt. Die Amplitude des n-ten Harmonischen ist proportional zu (2A/(nπ))·sin(nπD); bei D = 0,5 treten keine geraden Harmonischen auf. Der Gleichanteil beträgt A·D. Abweichungen des Duty Cycle beeinflussen die Oberwellenanteile und führen zu zusätzlichen Harmonischen.

Varianten reichen vom regelmäßigen Rechteckpulssignal (Pulszug) mit definiertem Zeitraum und Breite bis hin zu einzelnen Rechteckimpulsen. Rechtecksignale lassen sich gut kontrollieren und formen, wodurch sie besonders als Taktsignale, Referenzsignale oder in der Pulsweitenmodulation eingesetzt werden. Typische Erzeuger sind Funktionsgeneratoren, Groove-/Oszillatoren und PWM-Schaltungen; zur Analyse dienen Oszilloskope und Spektrumanalysatoren.

Zusammenfassend sind Rechtecksignale einfache, idealisierte Zeitformen mit charakteristischem Harmonikspektrum, das stark vom Duty Cycle abhängt. In der Praxis werden Übergangsverhalten, Bandbreite und Verzerrungen berücksichtigt, um gewünschte Signaleigenschaften zu erreichen.