Die Impulsamplitude sei $A = 1\, \text{V}$, der Zeitparameter $T = 1 \text{ms}$. Für alle Zeiten $| t | > T$ ist ${x(t)} = 0$.
Let the pulse amplitude be $A = 1\, \text{V}$ and the time parameter $T = 1 \text{ ms}$. For all times $|\hspace{0.05cm} t \hspace{0.05cm} | > T$ ⇒ ${x(t)} = 0$.
Zur Berechnung der Spektralfunktionen ${X(f)}$ können Sie folgende Eigenschaften ausnutzen:
To calculate the spectral function ${X(f)}$ you can exploit the following properties:
* Die Zeitfunktion ist gerade und damit die Spektralfunktion reell:
* The time function is even and thus the spectral function is real:
*Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Signaldarstellung/Fouriertransformation_und_-rücktransformation|Fouriertransformation und -rücktransformation]].
*Weitere Informationen zu dieser Thematik liefert das Lernvideo [[Kontinuierliche_und_diskrete_Spektren_(Lernvideo)|Kontinuierliche und diskrete Spektren]].
''Hints:''
*This exercise belongs to the chapter [[Signal_Representation/Fourier_Transform_and_Its_Inverse|Fourier Transform and its Inverse]].
*Further information on this topic can be found in the (German language) learning video [[Kontinuierliche_und_diskrete_Spektren_(Lernvideo)|Kontinuierliche und diskrete Spektren]] ⇒ "Continuous and discrete spectra".
*Zur Lösung dieser Aufgabe können Sie auf die folgenden Formeln zurückgreifen:
*You can use the following formulas to solve this task:
{Geben Sie die Spektralfunktion ${X(f)}$ unter Verwendung der Spaltfunktion $\text{si}(x) = \sin(x)/x$ an. Welcher Wert ergibt sich für $f = 0$?
{Give the spectral function ${X(f)}$ using the "slitting function" $\text{si}(x) = \sin(x)/x$. What value results for $f = 0$?
|type="{}"}
|type="{}"}
$X(f = 0) \ = \ $ { 1 3% } $\text{mV/Hz}$
$X(f = 0) \ = \ $ { 1 3% } $\text{mV/Hz}$
{Bei welcher Frequenz $f = f_0$ hat das Spektrum ${X(f)}$ die erste Nullstelle?
{At what frequency $f = f_0$ does the spectrum ${X(f)}$ have the first zero?
|type="{}"}
|type="{}"}
$f_0 \ = \ $ { 1 3% } $\text{kHz}$
$f_0 \ = \ $ { 1 3% } $\text{kHz}$
{Welche der beiden Aussagen sind zutreffend?
{Which of the two statements is true?
|type="[]"}
|type="[]"}
+ Bei allen Vielfachen von $f_0$ hat das Spektrum Nullstellen.
+ At all multiples of $f_0$ the spectrum has zeros.
- Bei der Frequenz $f = 1.5 \cdot f_0$ ist die Spektralfunktion negativ.
- At the frequency $f = 1.5 \cdot f_0$ the spectral function is negative.
</quiz>
</quiz>
===Musterlösung===
===Solution===
{{ML-Kopf}}
{{ML-Kopf}}
'''(1)''' Unter Ausnutzung der genannten Symmetrieeigenschaften gilt mit der Abkürzung $\omega = 2\pi f$:
'''(1)''' We use the abbreviation $\omega = 2\pi f$. Then taking advantage of the above symmetry properties:
Bei der Frequenz $f = 1/(2T) = 500 \,\text{Hz}$ ist das Argument der Cosinusfunktion gleich $\pi$ ⇒ die Cosinusfunktion selbst gleich $-1$. Daraus folgt:
*At frequency $f = 1/(2T) = 500 \,\text{Hz}$ the argument of the cosine function is equal to $\pi$ and the cosine function itself is equal to $-1$. It follows:
'''(2)''' Mit der trigonometrischen Umformung ${1}/{2} \cdot (1 - \cos (2 \alpha)) = \sin^2(\alpha)$ erhält man für die Spektralfunktion:
'''(2)''' With the trigonometric transformation ${1}/{2} \cdot (1 - \cos (2 \alpha)) = \sin^2(\alpha)$ one obtains for the spectral function:
:$$X(f) = A \cdot T \cdot \frac{\sin^2(\pi f T)}{\pi^2 \cdot {f^2 \cdot T^2}} = A \cdot T \cdot {{{\rm si}^2(\pi f T)}}.$$
:$$X(f) = A \cdot T \cdot \frac{\sin^2(\pi f T)}{\pi^2 \cdot {f^2 \cdot T^2}} = A \cdot T \cdot {{{\rm si}^2(\pi f T)}}.$$
Bei der Frequenz $f = 0$ ist die si-Funktion gleich $1$. Daraus folgt:
*At the frequency $f = 0$ the $\rm si$-function is equal to $1$. From this follows:
:$$X( {f = 0} ) = A \cdot T \hspace{0.15 cm}\underline{= 1\,{\rm mV/Hz}}.$$
:$$X( {f = 0} ) = A \cdot T \hspace{0.15 cm}\underline{= 1\,{\rm mV/Hz}}.$$
'''(3)''' Die erste Nullstelle tritt auf, wenn das Argument der si-Funktion gleich $\pi$ ist. Daraus folgt $f_0 \cdot T = 1$ bzw. $f_0 = 1/T \hspace{0.15 cm}\underline{= 1 \ \text{kHz}}$.
'''(3)''' The first zero occurs when the argument of the $\rm si$-function is equal to $\pi$.
*From this follows: $f_0 \cdot T = 1$ bzw. $f_0 = 1/T \hspace{0.15 cm}\underline{= 1 \ \text{kHz}}$.
Let the pulse amplitude be $A = 1\, \text{V}$ and the time parameter $T = 1 \text{ ms}$. For all times $|\hspace{0.05cm} t \hspace{0.05cm} | > T$ ⇒ ${x(t)} = 0$.
To calculate the spectral function ${X(f)}$ you can exploit the following properties:
The time function is even and thus the spectral function is real:
Further information on this topic can be found in the (German language) learning video Kontinuierliche und diskrete Spektren ⇒ "Continuous and discrete spectra".
You can use the following formulas to solve this task:
At frequency $f = 1/(2T) = 500 \,\text{Hz}$ the argument of the cosine function is equal to $\pi$ and the cosine function itself is equal to $-1$. It follows: