Hva er en firkantbølge?
En firkantet bølge er en type bølgeform der signalet bare har to nivåer. Signalet bytter mellom disse nivåene med jevne mellomrom, og bryteren er øyeblikkelig. Disse egenskapene betyr at en graf over bølgen over tid vil produsere former med firkantede hjørner. Kvadratbølgen har praktisk bruk i digitale kretsløp og musikk.
De fleste bølgeformer følger et tydelig mønster kjent som sinus. Slike bølgeformer bytter frem og tilbake mellom to nivåer gradvis, slik at en graf over bølgen over tid er en serie av kurver. Alle bølger i havet, lysbølger og havbølger følger et sinusmønster, og også spenningsnivået i et vekselstrømssystem.
Alle andre bølgeformer er kategorisert som ikke-sinusformede bølgeformer. De mest kjente av disse, inkludert firkantbølgen, trekantbølgen og sagtannbølgeformene innebærer også et signal som svinger mellom to nivåer. Hver av disse oppfører seg imidlertid på en annen måte, preget av om bryteren i begge eller begge retninger er øyeblikkelig eller gradvis, hvor lang tid bryteren tar og hvor lang tid som går mellom bryterne. Navnene kommer fra måten en graf over bølgen over tid gir den riktige formen. De øyeblikkelige endringene av en firkantet bølge i begge retninger betyr at grafen er formet som tornet til et slott.
En firkantet bølge er ganske enkel å generere kunstig. Dette gjør det spesielt egnet for å sikre at forskjellige deler av en krets synkroniseres riktig. Det faste mønsteret på kvadratbølgen fungerer som en tidsinnretning. Kvadratbølgen kan også brukes til å syntetisere lyder i musikk. En lydbølge som følger det firkantede bølgemønsteret høres ut som blåseinstrumenter som horn, tromboner og saksofoner.
I virkeligheten er det umulig å generere en perfekt firkantbølge. Dette er fordi det vil være noen fysiske begrensninger for enheten som brukes til å generere den. For eksempel vil ledninger som brukes i enhetens elektriske kretser ha en viss motstand som forsinker endringen i spenningsnivåer.
Kvadratbølgen er noen ganger også kjent som Rademacher-funksjonen. Det navnet kommer fra Hans Adolph Rademacher, en tysk matematiker som emigrerte til USA. I tillegg til at han bidro med sitt eget arbeid til matematisk studium, underviste han mange studenter som også ble ledende akademikere og forskere på området.