Co je to čtvercová vlna?

Čtvercová vlna je druh tvaru vlny, kde signál má pouze dvě úrovně. Signál přepíná mezi těmito úrovněmi v pravidelných intervalech a spínač je okamžitý. Tyto vlastnosti znamenají, že graf vlny v průběhu času vytvoří tvary se čtvercovými rohy. Čtvercová vlna má praktické využití v digitálních obvodech a hudbě.

Většina průběhů sleduje odlišný vzorec známý jako sinus. Takové průběhy se přepínají tam a zpět mezi dvěma úrovněmi postupně, takže graf vlny v průběhu času je řada křivek. Vlny moře, světelné vlny a mořské vlny všechny následují sinusový vzor, ​​stejně jako úroveň napětí v systému se střídavým proudem.

Všechny ostatní průběhy jsou kategorizovány jako nesinusové průběhy. Nejznámější z nich, včetně vln obdélníkové, trojúhelníkové a pilovité vlny, zahrnují také signál, který kolísá mezi dvěma úrovněmi. Každý z nich se však chová odlišným způsobem, který se vyznačuje tím, zda je přepínač v jednom nebo obou směrech okamžitý nebo postupný, jak dlouho přepínač trvá a jak dlouho uplyne mezi přepínači. Jména pocházejí ze způsobu, jakým graf vlny v průběhu času vytváří vhodný tvar. Okamžité změny čtvercové vlny v obou směrech znamenají, že graf je ve tvaru věže hradu.

Čtvercová vlna je poměrně jednoduchá na generování uměle. Díky tomu je obzvláště vhodné pro zajištění správné synchronizace různých částí obvodu. Pravidelný vzorec čtvercové vlny funguje jako časovací zařízení. Čtvercová vlna může být také použita pro syntézu zvuků v hudbě. Zvuková vlna, která sleduje vzorec čtvercové vlny, zní podobně jako dechové nástroje, jako jsou rohy, pozouny a saxofony.

Ve skutečnosti je nemožné vytvořit dokonalou obdélníkovou vlnu. Důvodem je to, že zařízení použitá k jeho generování bude mít určitá fyzická omezení. Například kabeláž použitá v elektrických obvodech zařízení bude mít určitý odpor, který zpožďuje změnu úrovně napětí.

Čtvercová vlna je někdy také známá jako funkce Rademacher. To jméno pochází od německého matematika Hanse Adolpha Rademachera, který emigroval do Spojených států. Kromě toho, že přispěl svou vlastní prací k matematickému studiu, vyučoval také řadu studentů, kteří se také stali předními akademiky a vědci v oboru.