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Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 2.3: DSB-AM Realization"

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[[File:P_ID1000__Mod_A_2_3.png|right|frame|Nichtlineare Kennlinie zur AM–Realisierung]]
+
[[File:EN_Mod_A_2_3.png|right|frame|Nonlinear characteristic curve <br>for DSB-AM realization]]
Zur Realisierung der so genannten „ZSB–AM mit Träger” soll ein Verstärker mit der Kennlinie
+
In order to realize the so-called&nbsp; "Double-Sideband Amplitude Modulation&nbsp; (DSB-AM)&nbsp; with carrier",&nbsp; an amplifier with the following characteristic curve must be used:
 
:y=g(x)=U(1ex/U)
 
:y=g(x)=U(1ex/U)
verwendet werden. Hierbei sind x=x(t) und y=y(t) als zeitabhängige Spannungen am Eingang bzw. Ausgang des Verstärkers zu verstehen. Der Parameter U=3 V gibt die Sättigungsspannung des Verstärkers an.
+
*Here, &nbsp;x=x(t)&nbsp; and &nbsp;y=y(t)&nbsp; are time-dependent voltages at the input and output of the amplifier,&nbsp; respectively. &nbsp;
 +
*The parameter &nbsp;U=3 V&nbsp; indicates the saturation voltage of the amplifier.
  
Diese Kennlinie wird im Arbeitspunkt A0=2 V betrieben. Dies erreicht man beispielsweise durch das Eingangssignal
+
 
 +
This curve is used at the operating point &nbsp;A0=2 V.&nbsp; This is achieved,&nbsp; for example,&nbsp; by the input signal
 
:x(t)=A0+z(t)+q(t).
 
:x(t)=A0+z(t)+q(t).
Setzen Sie für das Trägersignal und das Quellensignal jeweils Cosinusschwingungen voraus:
+
Assume cosine oscillations for both the carrier and the source signal:
 
:z(t)=ATcos(2πfTt),AT=1V,fT=30kHz,
 
:z(t)=ATcos(2πfTt),AT=1V,fT=30kHz,
 
:q(t)=ANcos(2πfNt),AN=1V,fN=3kHz.
 
:q(t)=ANcos(2πfNt),AN=1V,fN=3kHz.
Verwenden Sie bei der Lösung dieser Aufgabe die Hilfsgröße
+
In solving this problem,&nbsp; use the auxiliary quantity
 
:w(t)=x(t)A0=z(t)+q(t).
 
:w(t)=x(t)A0=z(t)+q(t).
  
Die nichtlineare Kennlinie kann entsprechend einer ''Taylorreihe'' um den Arbeitspunkt entwickelt werden:
+
The nonlinear characteristic curve can be developed according to a&nbsp; "Taylor series"&nbsp; around the operating point:
 
:$$y(x)  = y(A_0) + \frac{1}{1!} \cdot y\hspace{0.08cm}{\rm '}(A_0) \cdot (x - A_0)+ \frac{1}{2!} \cdot y\hspace{0.08cm}''(A_0) \cdot (x - A_0)^2+
 
:$$y(x)  = y(A_0) + \frac{1}{1!} \cdot y\hspace{0.08cm}{\rm '}(A_0) \cdot (x - A_0)+ \frac{1}{2!} \cdot y\hspace{0.08cm}''(A_0) \cdot (x - A_0)^2+
 
   \frac{1}{3!} \cdot y\hspace{0.08cm}'''(A_0) \cdot (x - A_0)^3 + \text{ ...}$$
 
   \frac{1}{3!} \cdot y\hspace{0.08cm}'''(A_0) \cdot (x - A_0)^3 + \text{ ...}$$
In Abhängigkeit der Hilfsgröße w(t) kann das Ausgangssignal dann auch wie folgt dargestellt werden:
+
The output signal can then also be represented as depending on the auxiliary quantity &nbsp;w(t)&nbsp; as follows:
 
:y(t)=c0+c1w(t)+c2w2(t)+c3w3(t)+ ...
 
:y(t)=c0+c1w(t)+c2w2(t)+c3w3(t)+ ...
Das ZSB–AM–Signal s(t) erhält man durch die Bandbegrenzung von y(t) auf den Frequenzbereich von 23 kHz bis 37 kHz. Das heißt: Alle anderen Frequenzen als fT, fT±fN sowie fT±2fN werden durch den Bandpass entfernt.
+
*The DSB–AM signal &nbsp;s(t)&nbsp; is obtained by band-limiting&nbsp;y(t)&nbsp; to the frequency range from &nbsp;23 kHz&nbsp; to &nbsp;37 kHz.&nbsp;
 +
*That is,&nbsp; all frequencies other than &nbsp;fT, &nbsp;fT±fN&nbsp; and &nbsp;fT±2fN&nbsp;  are removed by the band-pass.
  
Die Grafik zeigt die Kennlinie g(x) sowie die Näherungen g1(x), g2(x) und g3(x), wenn man die Taylorreihe nach dem ersten, zweiten oder dritten Term abbricht. Man erkennt, dass die Näherung g3(x) im dargestellten Bereich innerhalb der Zeichengenauigkeit von g(x) nicht mehr zu unterscheiden ist.
 
  
 +
The graph shows the characteristic curve &nbsp;g(x)&nbsp; and the approximations &nbsp;g1(x), &nbsp;g2(x)&nbsp; and &nbsp;g3(x), when the Taylor series is truncated after the first, second, or third term.&nbsp;  It can be seen that the approximation &nbsp;g3(x)&nbsp;  is indistinguishable from &nbsp;g(x)&nbsp; in the range shown.
  
''Hinweise:''
 
*Die Aufgabe gehört zum  Kapitel [[Modulationsverfahren/Zweiseitenband-Amplitudenmodulation|Zweiseitenband-Amplitudenmodulation]].
 
*Bezug genommen wird auch auf das Kapitel  [[Lineare_zeitinvariante_Systeme/Nichtlineare_Verzerrungen#Beschreibung_nichtlinearer_Systeme|Beschreibung nichtlinearer Systeme]] im Buch &bdquo;Lineare zeitinvariante Systeme&rdquo;.
 
*Sollte die Eingabe des Zahlenwertes &bdquo;0&rdquo; erforderlich sein, so geben Sie bitte &bdquo;0.&rdquo; ein.
 
  
  
===Fragebogen===
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Hints:
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*This exercise belongs to the chapter&nbsp; [[Modulation_Methods/Double-Sideband_Amplitude_Modulation|Double-Sideband Amplitude Modulation]].
 +
*Reference will also be made to the chapter&nbsp;  [[Linear_and_Time_Invariant_Systems/Nonlinear_Distortions#Description_of_nonlinear_systems|Description of nonlinear systems]]&nbsp; in the book "Linear and Time Invariant Systems".
 +
 +
 
 +
 
 +
===Questions===
  
 
<quiz display=simple>
 
<quiz display=simple>
{In welchem Bereich kann das Eingangssignal x(t) variieren? Geben Sie den Minimal– und Maximalwert der Hilfsgröße w(t)=x(t)A0 ein.
+
{In what range can the input signal &nbsp;x(t)&nbsp;vary?&nbsp;Give the minimum and maximum values of the auxiliary variable  &nbsp;w(t)=x(t)A0.
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
 
wmin =  { -2.06--1.94 }  V
 
wmin =  { -2.06--1.94 }  V
 
wmax = { 2 3% } V
 
wmax = { 2 3% } V
  
{Berechnen Sie die Koeffizienten c0 und c1 der Taylorreihe.
+
{Calculate the coefficients &nbsp;c0&nbsp; and &nbsp;c1&nbsp; of the Taylor series.
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
 
c0 =  { 1.46 3% }  V
 
c0 =  { 1.46 3% }  V
 
c1 =  { 0.513 3% }  
 
c1 =  { 0.513 3% }  
  
{Wie lauten die Koeffizienten c2 und c3 der nichtlinearen Kennlinie?
+
{What are the coefficients &nbsp;c2&nbsp; and &nbsp;c3&nbsp; of the nonlinear characteristic curve?
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
 
c2 =  { -0.088--0.084 }   V1
 
c2 =  { -0.088--0.084 }   V1
 
c3 =  { 0.0095 3% }   V2
 
c3 =  { 0.0095 3% }   V2
  
{Zeigen Sie, dass sich eine „ZSB–AM mit Träger”–Konstellation ergibt, wenn man c3 als vernachlässigbar klein betrachtet. Wie groß ist der Modulationsgrad m?
+
{Show that a&nbsp; "DSB-AM with carrier"&nbsp; constellation results when &nbsp;c3&nbsp; is considered negligibly small.&nbsp;  What is the modulation depth &nbsp;m?
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
 
m =  { 0.335 3% }  
 
m =  { 0.335 3% }  
  
{Welche der Aussagen treffen unter der Voraussetzung zu, dass man c3 nicht als vernachlässigbar klein betrachten kann?
+
{Assuming that &nbsp;c3&nbsp; cannot be considered negligibly small,&nbsp; which of the following statements are true?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
- Das Gewicht der Spektrallinie bei fT wird nicht verändert.
+
- The weight of the spectral line at&nbsp;fT&nbsp; is unchanged.
+ s(t) beinhaltet nun auch Diraclinien bei fT±2fN.
+
+ s(t)&nbsp; now includes Dirac delta lines at&nbsp;fT±2fN.
+ Der kubische Term führt zu nichtlinearen Verzerrungen.
+
+ The cubic term leads to nonlinear distortions.
- Der kubische Term führt zu linearen Verzerrungen.
+
- The cubic term leads to linear distortions.
 
</quiz>
 
</quiz>
  
===Musterlösung===
+
===Solution===
 
{{ML-Kopf}}
 
{{ML-Kopf}}
'''(1)'''&nbsp; Aus x(t)=A0+z(t)+q(t) erhält man mit A0=2 V und AT=AN=1 V den möglichen Bereich 0 Vx(t)4 V. Die Hilfsgröße w(t) kann somit Werte zwischen wmin=2 V_ und wmax=+2 V_ annehmen.
+
'''(1)'''&nbsp; From&nbsp; x(t)=A0+z(t)+q(t),&nbsp; with &nbsp; A0=2 V&nbsp; and &nbsp; AT=AN=1 V,&nbsp; we get the possible range&nbsp; $0 \ {\rm V} ≤ x(t) ≤ 4\ \rm  V$.  
 +
*Thus,&nbsp; the auxiliary quantity&nbsp; w(t)&nbsp; can take values between&nbsp; wmin=2 V_&nbsp; and&nbsp; wmax=+2 V_.
 +
 
  
  
'''(2)'''&nbsp; Der Koeffizient c0 ist gleich dem Kennlinienwert im Arbeitspunkt. Mit A0=2 V, U=3 V erhält man:
+
'''(2)'''&nbsp; The coefficient&nbsp; c0&nbsp; is equal to the characteristic value at the operating point.&nbsp; Using&nbsp; A0=2 V&nbsp; and&nbsp; U=3 V&nbsp; we obtain:
 
:c0=y(A0)=U(1eA0/U)=1.460V_.
 
:c0=y(A0)=U(1eA0/U)=1.460V_.
Entsprechend gilt für den Taylorkoeffizienten c1:
+
*Accordingly,&nbsp; for the Taylor coefficient&nbsp; c1:
 
:c1=y(A0)=eA0/U=0.513_.
 
:c1=y(A0)=eA0/U=0.513_.
  
'''(3)'''&nbsp; Die weiteren Ableitungen (n2) lauten:
+
 
 +
 
 +
'''(3)'''&nbsp; The further derivatives &nbsp; (n2)&nbsp; are:
 
:y(n)(A0)=(1)n1Un1eA0/U.
 
:y(n)(A0)=(1)n1Un1eA0/U.
Daraus ergeben sich folgende Koeffizienten:
+
*This results in the following coefficients:
 
:c2=12!y(2)(A0)=12UeA0/U=0.086V1_,  
 
:c2=12!y(2)(A0)=12UeA0/U=0.086V1_,  
 
:c3=13!y(3)(A0)=16U2eA0/U=0.0095V2_.
 
:c3=13!y(3)(A0)=16U2eA0/U=0.0095V2_.
  
'''(4)'''&nbsp; Setzt man c3=0, so lautet das Ausgangssignal des Verstärkers:
+
 
 +
'''(4)'''&nbsp; Setting&nbsp; c3=0,&nbsp; the output signal of the amplifier is:
 
:y(t)=c0+c1(z(t)+q(t))+c2(z2(t)+q2(t)+2z(t)q(t)).
 
:y(t)=c0+c1(z(t)+q(t))+c2(z2(t)+q2(t)+2z(t)q(t)).
Nach dem Bandpass verbleiben somit noch folgende Signalanteile:
+
*Thus,&nbsp; after the band-pass,&nbsp; the following signal components remain:
 
:$$s(t)  =  c_1 \cdot z(t) + 2 \cdot c_2 \cdot z(t) \cdot q(t)  
 
:$$s(t)  =  c_1 \cdot z(t) + 2 \cdot c_2 \cdot z(t) \cdot q(t)  
 
   =  \left[c_1 \cdot A_{\rm T} + 2 \cdot c_2 \cdot A_{\rm T} \cdot A_{\rm N} \cdot \cos(\omega_{\rm N} t)\right] \cdot \cos(\omega_{\rm T} t)\hspace{0.05cm}.$$
 
   =  \left[c_1 \cdot A_{\rm T} + 2 \cdot c_2 \cdot A_{\rm T} \cdot A_{\rm N} \cdot \cos(\omega_{\rm N} t)\right] \cdot \cos(\omega_{\rm T} t)\hspace{0.05cm}.$$
Der Modulationsgrad ist dann als Quotient der „Amplitude” der Nachrichtenschwingung zur „Amplitude” des Trägers zu bestimmen:
+
*The modulation depth is then determined as the quotient of the&nbsp; "amplitude of the message oscillation"&nbsp; over the "amplitude of the carrier":
 
:m=2|c2|ATAN|c1|AT=2|c2|AN|c1|=20.0861V0.513=0.335_.
 
:m=2|c2|ATAN|c1|AT=2|c2|AN|c1|=20.0861V0.513=0.335_.
  
'''(5)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Aussagen 2 und 3</u>:
+
 
*Unter Berücksichtigung des kubischen Anteils beinhaltet y(t) noch folgende weitere Anteile:
+
 
 +
'''(5)'''&nbsp; <u>Answers 2 and 3</u>&nbsp; are correct:
 +
*Considering the cubic part,&nbsp; y(t)&nbsp; includes the following other components:
 
:$$y_3(t)  =  c_3 \cdot (z(t) + q(t))^3
 
:$$y_3(t)  =  c_3 \cdot (z(t) + q(t))^3
 
=  c_3 \cdot z^3(t) + 3 \cdot c_3 \cdot z^2(t) \cdot q(t)+ 3 \cdot c_3 \cdot z(t) \cdot q^2(t) + c_3 \cdot q^3(t) \hspace{0.05cm}.$$
 
=  c_3 \cdot z^3(t) + 3 \cdot c_3 \cdot z^2(t) \cdot q(t)+ 3 \cdot c_3 \cdot z(t) \cdot q^2(t) + c_3 \cdot q^3(t) \hspace{0.05cm}.$$
*Der erste Term führt zu Anteilen bei fT und 3fT, der letzte bei fN und 3fN. Der zweite Term ergibt einen Anteil bei fN und weitere bei 2fT±fN:
+
*The first term results in components at&nbsp; fT&nbsp; and&nbsp; 3fT, and the last term results in components at&nbsp; fN&nbsp; and&nbsp; 3fN.&nbsp;
 +
*The second term gives a component at &nbsp; fN&nbsp; and others at&nbsp; 2fT±fN:
 
:3c3z2(t)q(t)=3/2A2TAN[cos(ωNt)+cos(2ωTt)cos(ωNt)].
 
:3c3z2(t)q(t)=3/2A2TAN[cos(ωNt)+cos(2ωTt)cos(ωNt)].
*Entsprechend führt der dritte Summand in obiger Gleichung zu
+
*Accordingly, the third summand in the above equation leads to
 
:3c3z(t)q2(t)=3/2ATA2N[cos(ωTt)+cos(ωTt)cos(2ωNt)].
 
:3c3z(t)q2(t)=3/2ATA2N[cos(ωTt)+cos(ωTt)cos(2ωNt)].
*Innerhalb des Frequenzbereichs von 23 kHz bis 37 kHz kommt es also tatsächlich zu einer Veränderung der Spektrallinie bei fT und es entstehen neue Diraclinien bei fT±2fN, also bei 24 kHz und 36 kHz.  
+
*Thus,&nbsp; within the frequency range from&nbsp; $\text{23 kHz}&nbsp; to&nbsp;\text{37 kHz}$,&nbsp; there is indeed a change in the spectral line at&nbsp; fT&nbsp; <br>and new Dirac delta lines are formed at &nbsp; fT±2fN,&nbsp; i.e.,&nbsp; at &nbsp; $\text{24 kHz}&nbsp; and&nbsp;\text{36 kHz}$.  
*Die dadurch verbundenen Verzerrungen sind somit nichtlinear &nbsp; &rArr; &nbsp; Antwort 3 ist richtig und Antwort 4 ist falsch.
+
*The resulting distortions are thus nonlinear&nbsp; &rArr; &nbsp; Answer 3 ist correct and Answer 4 is wrong.
  
 
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[[Category:Aufgaben zu Modulationsverfahren|^2.1 ZSB-Amplitudenmodulation^]]
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[[Category:Modulation Methods: Exercises|^2.1 Double Sideband Amplitude Modulation^]]

Latest revision as of 16:18, 18 January 2023

Nonlinear characteristic curve
for DSB-AM realization

In order to realize the so-called  "Double-Sideband Amplitude Modulation  (DSB-AM)  with carrier",  an amplifier with the following characteristic curve must be used:

y=g(x)=U(1ex/U)
  • Here,  x=x(t)  and  y=y(t)  are time-dependent voltages at the input and output of the amplifier,  respectively.  
  • The parameter  U=3 V  indicates the saturation voltage of the amplifier.


This curve is used at the operating point  A0=2 V.  This is achieved,  for example,  by the input signal

x(t)=A0+z(t)+q(t).

Assume cosine oscillations for both the carrier and the source signal:

z(t)=ATcos(2πfTt),AT=1V,fT=30kHz,
q(t)=ANcos(2πfNt),AN=1V,fN=3kHz.

In solving this problem,  use the auxiliary quantity

w(t)=x(t)A0=z(t)+q(t).

The nonlinear characteristic curve can be developed according to a  "Taylor series"  around the operating point:

y(x)=y(A0)+11!y(A0)(xA0)+12!y

The output signal can then also be represented as depending on the auxiliary quantity  w(t)  as follows:

y(t) = c_0 + c_1 \cdot w(t) + c_2 \cdot w^2(t)+ c_3 \cdot w^3(t) +\text{ ...}
  • The DSB–AM signal  s(t)  is obtained by band-limiting y(t)  to the frequency range from  \text{23 kHz}  to  \text{37 kHz}
  • That is,  all frequencies other than  f_{\rm T},  f_{\rm T}±f_{\rm N}  and  f_{\rm T}±2f_{\rm N}  are removed by the band-pass.


The graph shows the characteristic curve  g(x)  and the approximations  g_1(x),  g_2(x)  and  g_3(x), when the Taylor series is truncated after the first, second, or third term.  It can be seen that the approximation  g_3(x)  is indistinguishable from  g(x)  in the range shown.



Hints:


Questions

1

In what range can the input signal  x(t) vary? Give the minimum and maximum values of the auxiliary variable  w(t) = x(t) - A_0.

w_{\rm min} \ = \

\ \text{V}
w_{\rm max} \ = \

\ \text{V}

2

Calculate the coefficients  c_0  and  c_1  of the Taylor series.

c_0 \ = \

\ \text{V}
c_1 \ = \

3

What are the coefficients  c_2  and  c_3  of the nonlinear characteristic curve?

c_2\ = \

\ \rm V^{ -1 }
c_3\ = \

\ \rm V^{ -2 }

4

Show that a  "DSB-AM with carrier"  constellation results when  c_3  is considered negligibly small.  What is the modulation depth  m?

m \ = \

5

Assuming that  c_3  cannot be considered negligibly small,  which of the following statements are true?

The weight of the spectral line at f_{\rm T}  is unchanged.
s(t)  now includes Dirac delta lines at f_{\rm T} ± 2f_{\rm N}.
The cubic term leads to nonlinear distortions.
The cubic term leads to linear distortions.


Solution

(1)  From  x(t) = A_0 + z(t) + q(t),  with   A_0 = 2\ \rm V  and   A_{\rm T} = A_{\rm N} = 1 \ \rm V,  we get the possible range  0 \ {\rm V} ≤ x(t) ≤ 4\ \rm V.

  • Thus,  the auxiliary quantity  w(t)  can take values between  w_{\rm min}\hspace{0.15cm}\underline{ = -2 \ \rm V}  and  w_{\rm max}\hspace{0.15cm}\underline{ = +2 \ \rm V}.


(2)  The coefficient  c_0  is equal to the characteristic value at the operating point.  Using  A_0 = 2 \ \rm V  and  U = 3 \ \rm V  we obtain:

c_0 = y(A_0) = U \cdot \left( 1 -{\rm e} ^{-A_0/U}\right) \hspace{0.15cm}\underline {= 1.460\,{\rm V}}\hspace{0.05cm}.
  • Accordingly,  for the Taylor coefficient  c_1:
c_1 = y\hspace{0.06cm}'(A_0)= {\rm e} ^{-A_0/U}\hspace{0.15cm}\underline { = 0.513}\hspace{0.05cm}.


(3)  The further derivatives   (n ≥ 2)  are:

y^{(n)}(A_0)= \frac{(-1)^{n-1}}{U^{n-1}} \cdot {\rm e} ^{-A_0/U} \hspace{0.05cm}.
  • This results in the following coefficients:
c_2 = \frac{1}{2!} \cdot y^{(2)}(A_0)= \frac{1}{2U} \cdot {\rm e}^{-A_0/U} \hspace{0.15cm}\underline {= -0.086\,{\rm V^{-1}}}\hspace{0.05cm},
c_3 = \frac{1}{3!} \cdot y^{(3)}(A_0)= \frac{1}{6U^2} \cdot {\rm e}^{-A_0/U}\hspace{0.15cm}\underline { = 0.0095\,{\rm V^{-2}}}\hspace{0.05cm}.


(4)  Setting  c_3 = 0,  the output signal of the amplifier is:

y(t) = c_0 + c_1 \cdot (z(t) + q(t)) + c_2 \cdot (z^2(t) + q^2(t) + 2 \cdot z(t) \cdot q(t))\hspace{0.05cm}.
  • Thus,  after the band-pass,  the following signal components remain:
s(t) = c_1 \cdot z(t) + 2 \cdot c_2 \cdot z(t) \cdot q(t) = \left[c_1 \cdot A_{\rm T} + 2 \cdot c_2 \cdot A_{\rm T} \cdot A_{\rm N} \cdot \cos(\omega_{\rm N} t)\right] \cdot \cos(\omega_{\rm T} t)\hspace{0.05cm}.
  • The modulation depth is then determined as the quotient of the  "amplitude of the message oscillation"  over the "amplitude of the carrier":
m = \frac{2 \cdot |c_2| \cdot A_{\rm T} \cdot A_{\rm N}}{|c_1| \cdot A_{\rm T}} = \frac{2 \cdot |c_2| \cdot A_{\rm N}}{|c_1| }= \frac{2 \cdot 0.086 \cdot 1\,{\rm V}}{0.513 }\hspace{0.15cm}\underline { = 0.335}\hspace{0.05cm}.


(5)  Answers 2 and 3  are correct:

  • Considering the cubic part,  y(t)  includes the following other components:
y_3(t) = c_3 \cdot (z(t) + q(t))^3 = c_3 \cdot z^3(t) + 3 \cdot c_3 \cdot z^2(t) \cdot q(t)+ 3 \cdot c_3 \cdot z(t) \cdot q^2(t) + c_3 \cdot q^3(t) \hspace{0.05cm}.
  • The first term results in components at  f_{\rm T}  and  3f_{\rm T}, and the last term results in components at  f_{\rm N}  and  3f_{\rm N}
  • The second term gives a component at   f_{\rm N}  and others at  2f_{\rm T} ± f_{\rm N}:
3 \cdot c_3 \cdot z^2(t) \cdot q(t)= {3}/{2 } \cdot A_{\rm T}^2 \cdot A_{\rm N} \cdot \left[ \cos(\omega_{\rm N} t) + \cos(2\omega_{\rm T} t) \cdot \cos(\omega_{\rm N} t)\right] \hspace{0.05cm}.
  • Accordingly, the third summand in the above equation leads to
3 \cdot c_3 \cdot z(t) \cdot q^2(t)= {3}/{2 } \cdot A_{\rm T} \cdot A_{\rm N}^2 \cdot \left[ \cos(\omega_{\rm T} t) + \cos(\omega_{\rm T} t)\cdot \cos(2 \omega_{\rm N} t)\right] \hspace{0.05cm}.
  • Thus,  within the frequency range from  \text{23 kHz}  to  \text{37 kHz},  there is indeed a change in the spectral line at  f_{\rm T} 
    and new Dirac delta lines are formed at   f_{\rm T} ± 2f_{\rm N},  i.e.,  at   \text{24 kHz}  and  \text{36 kHz}.
  • The resulting distortions are thus nonlinear  ⇒   Answer 3 ist correct and Answer 4 is wrong.