Der Bereich zwischen den Frequenzen $f_1$ und $f_2 > f_1$ ist für die Lösung dieser Aufgabe nicht relevant.
The range between the frequencies $f_1$ and $f_2 > f_1$ is not relevant for the solution of this task.
Die Eckfrequenzen $f_1$ und $f_2$ sind so zu bestimmen, dass das Ausgangssignal $y(t)$ des Tiefpasses mit dem Signal $x(t)$ exakt übereinstimmt.
The corner frequencies $f_1$ and $f_2$ are to be determined in such a way that the output signal $y(t)$ of the low-pass filter exactly matches the signal $x(t)$ .
''Hinweise:''
*Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Signaldarstellung/Zeitdiskrete_Signaldarstellung|Zeitdiskrete Signaldarstellung]].
*Sollte die Eingabe des Zahlenwertes „0” erforderlich sein, so geben Sie bitte „0.” ein.
*Zu der hier behandelten Thematik gibt es auch ein Interaktionsmodul:
:[[Abtastung periodischer Signale und Signalrekonstruktion]]
===Fragebogen===
''Hints:''
*This task belongs to the chapter [[Signal_Representation/Time_Discrete_Signal_Representation|Discrete-Time Signal Representation]].
*There is an interactive applet for the topic dealt with here: [[Applets:Sampling_of_Analog_Signals_and_Signal_Reconstruction|Sampling of Analog Signals and Signal Reconstruction]]
===Questions===
<quiz display=simple>
<quiz display=simple>
{Ermitteln Sie aus der Grafik die zugrundeliegende Abtastrate.
{Determine the underlying sampling rate from the graph.
|type="{}"}
|type="{}"}
$f_{\rm A}$ = { 10 3% } $\text{kHz}$
$f_{\rm A}\ = \ $ { 10 3% } $\text{kHz}$
{Bei welchen Frequenzen besitzt die Spektralfunktion $X_{\rm A}(f)$ mit Sicherheit keine Anteile?
{At which frequencies does the spectral function $X_{\rm A}(f)$ have <u>no components</u> with certainty?
|type="[]"}
|type="[]"}
- $f = 2.5 \ \text{kHz},$
- $f = 2.5 \ \text{kHz},$
+ $f= 5.5 \text{kHz},$
+ $f= 5.5 \ \text{kHz},$
- $f= 6.5 \text{kHz},$
- $f= 6.5 \ \text{kHz},$
+ $f= 34.5 \text{kHz}.$
+ $f= 34.5 \ \text{kHz}.$
{Wie groß muss die untere Eckfrequenz $f_1$ mindestens sein, damit das Signal perfekt rekonstruiert wird?
{What is the minimum size of the lower cut-off frequency $f_1$ that the signal is perfectly reconstructed?
'''1.''' Der Abstand zweier benachbarter Abtastwerte beträgt $T_A$ = 0.1 ms. Somit erhält man für die Abtastrate $f_A$ = 1/ $T_A$ = 10 kHz.
'''(1)''' The distance between two adjacent samples is $T_{\rm A} = 0.1 \ \text{ms}$. Thus, for the sampling rate $f_{\rm A} = 1/ T_{\rm A} \;\underline {= 10 \ \text{kHz}}$is obtained.
[[File:P_ID1127__Sig_A_5_1_b.png|450px|right|frame|Spectrum $X_{\rm A}(f)$ of the sampled signal <br>(schematic representation)]]
'''(2)''' Proposed <u>solutions 2 and 4</u> are correct:
*The spectrum $X_{\rm A}(f)$ of the sampled signal is obtained from $X(f)$ by periodic continuation at a distance of $f_{\rm A} = 10 \ \text{kHz}$.
*From the sketch you can see that $X_{\rm A}(f)$ can have signal parts at $f = 2.5 \ \text{kHz}$ and $f = 6.5 \ \text{kHz}$;.
*In contrast, there are no components at $f = 5.5 \ \text{kHz}$.
*Also at $f = 34.5 \ \text{kHz}$ will be valid $X_{\rm A}(f) = 0$.
<br clear=all>
'''(3)''' It must be ensured that all frequencies of the analog signal are weighted with $H(f) = 1$.
*From this follows according to the sketch:
'''2.''' Das Spektrum $X_A(f)$ des abgetasteten Signals erhält man aus $X(f)$ durch periodische Fortsetzung im Abstand $f_A$ = 10 kHz. Aus der Skizze erkennt man, dass $X_A(f)$ durchaus Anteile bei $f$ = 2.5 kHz und $f$ = 6.5 kHz besitzen kann, nicht jedoch bei $f$ = 5.5 kHz. Auch bei $f$ = 34.5 kHz wird $X_A(f)$ = 0 gelten. Richtig sind also die Lösungsvorschläge 2 und 4.
[[File:P_ID1127__Sig_A_5_1_b.png|350px|right|Zum Abtasttheorem (ML zu Aufgabe A5.1)]]
'''3.''' Es muss sichergestellt sein, dass alle Frequenzen des Analogsignals mit $H(f)$ = 1 bewertet werden. Daraus folgt (siehe Skizze): $f_{1, \text{min}}$ = BNF = 4 kHz.
'''(4)''' Likewise, it must be guaranteed that all spectral components of $X_{\rm A}(f)$, that are not contained in $X(f)$ are removed by the low-pass filter.
*According to the sketch, the following must apply:
'''4.''' Ebenso muss garantiert werden, dass alle Spektralanteile von $X_A(f)$, die in $X(f)$ nicht enthalten sind, durch den Tiefpass entfernt werden. Entsprechend der Skizze gilt $f_{2, \text{max}}$ = $f_A$ – BNF = 6 kHz.
The range between the frequencies $f_1$ and $f_2 > f_1$ is not relevant for the solution of this task.
The corner frequencies $f_1$ and $f_2$ are to be determined in such a way that the output signal $y(t)$ of the low-pass filter exactly matches the signal $x(t)$ .
(4) Likewise, it must be guaranteed that all spectral components of $X_{\rm A}(f)$, that are not contained in $X(f)$ are removed by the low-pass filter.
According to the sketch, the following must apply: