Wellenformen

Wellenformen beschreiben die zeitliche Entwicklung des Amplitudenwerts eines Signals. In Wissenschaft und Technik bezeichnet der Begriff die grafische Darstellung der Größe gegen die Zeit. Wellenformen können periodisch oder aperiodisch sein und sich aus komplexeren Signalen zusammensetzen. Periodische Wellenformen lassen sich durch die Summe harmonischer Komponenten beschreiben, was die Fourieranalyse ermöglicht.

Zu den häufigsten idealen Wellenformen gehören Sinuswelle, Rechteckwelle, Dreieckswelle und Sägezahnwelle. Sinuswellen enthalten nur eine Frequenz und zeigen einen glatten Verlauf. Rechteckwellen haben abrupte Sprünge und enthalten viele Harmonische; ihr Duty Cycle beeinflusst den Spektralinhalt. Dreieckswellen zeichnen sich durch lineare An- und Abstiegsegmente aus, während Sägezahnwellen lineare Anstiege mit einer abrupten Rückkehr zum Anfangspunkt kombinieren. In der Praxis werden Wellenformen durch Signalgeneratoren erzeugt, in Schaltungen durch Verstärkung, Filterung oder Integratoren geformt und anschließend mit Messgeräten verifiziert.

Für die Analyse dienen Zeit- und Frequenzdarstellungen. Ein Oszilloskop zeigt die Wellenform in der Zeit, während Spektralanalysatoren oder die Fouriertransformation den Frequenzinhalt offenlegen. In digitalen Systemen werden Wellenformen durch Abtastung (Sammlung diskreter Werte) digitalisiert; das Nyquist-Kriterium gibt dabei eine obere Grenze vor, um Alias-Effekte zu vermeiden.

Anwendungen finden sich in der Kommunikation, Signalverarbeitung, Audiotechnik, Mess- und Prüftechnik sowie in der Systemidentifikation.

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