Hvad er en firkantet bølge?
En firkantet bølge er en type bølgeform, hvor signalet kun har to niveauer. Signalet skifter mellem disse niveauer med regelmæssige intervaller, og kontakten er øjeblikkelig. Disse kvaliteter betyder, at en graf over bølgen over tid vil producere former med firkantede hjørner. Kvadratbølgen har praktisk anvendelse i digitale kredsløb og musik.
De fleste bølgeformer følger et tydeligt mønster kendt som sinus. Sådanne bølgeformer skifter gradvist frem og tilbage mellem to niveauer, således at en graf over bølgen over tid er en række kurver. Havets bølger, lysbølger og havbølger følger alle et sinusmønster, ligesom spændingsniveauet i et vekselstrømssystem gør.
Alle andre bølgeformer er kategoriseret som ikke-sinusformede bølgeformer. De mest kendte af disse, herunder firkantbølgen, trekantbølgen og savtandbølgeformerne involverer også et signal, der svinger mellem to niveauer. Hver af disse opfører sig imidlertid på en anden måde, kendetegnet ved, om kontakten i begge eller begge retninger er øjeblikkelig eller gradvis, hvor lang tid kontakten tager, og hvor lang tid der går mellem switchene. Navnene kommer fra den måde, en kurve over bølgen over tid producerer den passende form på. De øjeblikkelige ændringer af en firkantet bølge i begge retninger betyder, at grafen er formet som et tårn i et slot.
En firkantet bølge er ret enkel at fremstille kunstigt. Dette gør det især velegnet til at sikre, at forskellige dele af et kredsløb synkroniseres korrekt. Det regelmæssige mønster af kvadratbølgen fungerer som en tidsindretning. Kvadratbølgen kan også bruges til at syntetisere lyde i musik. En lydbølge, der følger det firkantede bølgemønster, lyder som blæseinstrumenter såsom horn, tromboner og saxofoner.
I virkeligheden er det umuligt at generere en perfekt firkantbølge. Dette skyldes, at der vil være nogle fysiske begrænsninger for den enhed, der bruges til at generere den. For eksempel vil ledninger, der bruges i enhedens elektriske kredsløb, have en vis modstand, der forsinker ændringen i spændingsniveauer.
Den firkantede bølge er undertiden også kendt som Rademacher-funktionen. Navnet kommer fra Hans Adolph Rademacher, en tysk matematiker, der emigrerede til USA. Ud over at bidrage med sit eget arbejde til matematisk undersøgelse underviste han adskillige studerende, der også blev førende akademikere og forskere på området.