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什么是方波、矩形波、修正正弦波、純正弦波?方波怎樣變成正弦波?

工程師鄧生 ? 來源:未知 ? 作者:劉芹 ? 2023-10-25 11:50 ? 次閱讀

什么是方波、矩形波、修正正弦波、純正弦波?方波怎樣變成正弦波?

1、方波
方波是一種周期性方波形波形,通常由兩個不同的幅值組成,交替出現。在每個周期內,它的波形由一個高電平和一個低電平交替組成,通常稱為"正半周期"和"負半周期"。

2、矩形波
矩形波也是一種周期性波形,它的波形是由兩個水平灰度不一的矩形組成。在每個周期內,它的波形由一個長矩形和一個短矩形交替組成,長矩形通常表示高電平,短矩形表示低電平。

3、修正正弦波
修正正弦波是一種周期性波形,它是一種近似于正弦波的波形,但它的波形下半部的形狀與正弦波不同,具有更陡峭的下降曲線。

4、純正弦波
純正弦波是一種最常見的周期性波形,它的波形是由正弦函數表達式描述的連續波形。

如何將方波轉換為正弦波?
將方波轉換為正弦波是一種基礎的頻率合成技術。方波的傅里葉級數含有奇次諧波,將這些奇次諧波反相并依次相加就可以得到正弦波的傅里葉級數。

1、將周期為T的方波表示為f(t),其傅里葉級數為:

$$f(t)=\frac{4}{\pi}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{sin(2\pi(2n-1)f_{0}t)}{2n-1}$$

其中,f0表示方波的基頻率。

2、從f(t)中僅提取出奇次諧波:

$$f_{odd}(t)=\frac{4}{\pi}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{sin(2\pi(2n+1)f_{0}t)}{2n+1} $$

3、對fodd(t)中的奇次諧波按順序賦相反的相位,從而生成一個正弦波序列。注意,正弦波的基頻率與方波的基頻率相同。

$$f_{SIN}(t)=\frac{4}{\pi}\cdot(sin(2\pi f_{0}t)-\frac{sin(2\pi3f_{0}t)}{3}+\frac{sin(2\pi5f_{0}t)}{5}-\frac{sin(2\pi7f_{0}t)}{7}+...)$$

通過自干涉的方法可以將這個序列合成為一個正弦波。

綜上所述,方波、矩形波、修正正弦波、純正弦波都是周期性波形,它們在信號處理、電路設計音頻處理等方面具有廣泛的應用。將方波轉換為正弦波是一種基礎的頻率合成技術,可以使得我們更加方便地使用正弦波來模擬復雜的周期信號。

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