Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 1.6: Rectangular-in-Time Low-Pass Filter"

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{{quiz-Header|Buchseite=Lineare zeitinvariante Systeme/Einige systemtheoretische Tiefpassfunktionen}}
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{{quiz-Header|Buchseite=Linear_and_Time_Invariant_Systems/Some_Low-Pass_Functions_in_Systems_Theory}}
  
[[File:P_ID858__LZI_A_1_6.png|right|Rechteckförmige Impulsantwort, akausal und kausal (Aufgabe A1.6)]]
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[[File:P_ID858__LZI_A_1_6.png|right|frame|Rectangular impulse response, non-causal and causal]]
Wir betrachten im Folgenden die in der Grafik gezeigte Konstellation. Der Frequenzgang $H(f) = H_1(f) · H_2(f)$ im unteren Zweig ist durch die Impulsantworten seiner beiden Teilkomponenten festgelegt. Hierbei ist $h_1(t)$ im Bereich von –1 ms bis 1 ms konstant gleich $k$ und außerhalb 0; an den Bereichsgrenzen gilt jeweils der halbe Wert. Die im Bild eingezeichnete Zeitvariable ist somit $Δt =$ 2 ms.
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We consider below the constellation shown in the graph:
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*The frequency response  $H(f) = H_1(f) · H_2(f)$  in the lower branch is determined by the impulse responses of its two subcomponents.  
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*Here,  $h_1(t)$  is constantly equal to  $k$  in the reange from  $-1\ \rm ms$  to  $+1\ \rm ms$  and zero outside.
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*At the range limits, half the value is valid in each case.
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*The time variable drawn in the figure is thus  $Δt = 2 \ \rm ms$.
  
  
Die Impulsantwort der zweiten Systemfunktion $H_2(f)$ lautet:
+
The impulse response of the second system function  $H_2(f)$  is:
$$h_2(t) =  \delta(t - \tau).$$
+
:$$h_2(t) =  \delta(t - \tau).$$
Der Frequenzgang zwischen den Signalen $x(t)$ und $z(t)$ hat Hochpass–Charakter und lautet allgemein:
+
The frequency response between the signals  $x(t)$  and  $z(t)$  is of high-pass character and generally:
$$H_{\rm HP}(f) = 1 - H_1(f) \cdot {\rm e}^{-{\rm j2 \pi}f \tau}.$$
+
:$$H_{\rm HP}(f) = 1 - H_1(f) \cdot {\rm e}^{-{\rm j\hspace{0.05cm}\cdot \hspace{0.05cm}2 \pi}f \tau}.$$
Für die Teilaufgaben a) bis d) gelte $τ =$ 0 und damit $H(f) = H_1(f)$. Mit dem Parameter $τ =$ 0 kann hierfür auch geschrieben werden ( $Δt =$ 2 ms):
+
*For the subtasks  '''(1)'''  to  '''(4)'''  the following holds:   $τ = 0$   ⇒   $H(f) = H_1(f)$.  
$$H_{\rm HP}(f) = 1 - {\rm si}( \pi \cdot {\rm \Delta}t \cdot f).$$
+
*However, using  $τ = 0$  this can also be formulated as follows  $(Δt = 2 \ \rm ms)$:
Ohne Auswirkung auf die Lösung der Aufgabe ist anzumerken, dass diese Gleichung für $τ ≠$ 0 nicht anwendbar ist:
+
:$$H_{\rm HP}(f) = 1 - {\rm si}( \pi \cdot {\rm \Delta}t \cdot f).$$
$$|H_{\rm HP}(f)|\hspace{0.09cm} \ne \hspace{0.09cm}1 - |H_1(f)| .$$
+
*With no effect on the solution of the problem, note that this equation is not applicable for  $τ ≠ 0$  because of:
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:$$|H_{\rm HP}(f)|\hspace{0.09cm} \ne \hspace{0.09cm}1 - |H_1(f)| .$$
  
  
'''Hinweis:''' Diese Aufgabe bezieht sich auf den Theorieteil von [[Lineare_zeitinvariante_Systeme/Einige_systemtheoretische_Tiefpassfunktionen|Kapitel 1.3]].
 
  
  
  
===Fragebogen===
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''Please note:''
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*The exercise belongs to the chapter  [[Linear_and_Time_Invariant_Systems/Some_Low-Pass_Functions_in_Systems_Theory|Some Low-Pass Functions in Systems Theory]]. 
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*In particular, reference is made to the page   [[Linear_and_Time_Invariant_Systems/Some_Low-Pass_Functions_in_Systems_Theory#Slit_low-pass_filter_–_Rectangular-in-time|Slit low-pass filter]].
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===Questions===
  
 
<quiz display=simple>
 
<quiz display=simple>
{Berechnen Sie die Höhe $k$ der Impulsantwort $h_1(t)$ unter der Nebenbedingung, dass $H_1(f = 0) =$ 1 gelten soll.
+
{Calculate the height&nbsp; $k$&nbsp; of the impulse response&nbsp; $h_1(t)$&nbsp; on the side condition of&nbsp; $H_1(f = 0) = 1$.
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
$k =$ { 500 } 1/s
+
$k \ =\ $ { 500 3% } $\ \rm 1/s$
  
  
{Das Eingangssignal $x(t)$ sei ein um $t =$ 0 symmetrisches Rechteck der Dauer $T =$ 2 ms und der Höhe 1 V. Es gelte $τ =$ 0. Welche Aussagen sind zutreffend?
+
{Let the input signal&nbsp; $x(t)$&nbsp; be a rectangle symmetric about&nbsp; $t = 0$&nbsp; of duration&nbsp;$T = 2 \ \rm ms$&nbsp; and height&nbsp;$1 \, \rm V$. Let&nbsp; $τ = 0$ hold. <br>Which statements are true?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
- $y(t)$ ist rechteckförmig.
+
- $y(t)$&nbsp; is rectangular.
+ $y(t)$ ist dreieckförmig.
+
+ $y(t)$&nbsp; is triangular.
- $y(t)$ ist trapezförmig.
+
- $y(t)$&nbsp; is trapezoidal.
+ Der Maximalwert von $y(t)$ ist 1 V.
+
+ The maximum value of&nbsp; $y(t)$&nbsp; is&nbsp; $ 1\hspace{0.05cm} \rm V$.
  
  
{Welche Aussagen treffen zu, wenn $x(t)$ die Rechteckbreite $T =$ 1 ms besitzt?
+
{Which statements are true, if&nbsp; $x(t)$&nbsp; has a rectangle width of &nbsp;$T = 1 \ \rm ms$&nbsp;?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
- $y(t)$ ist rechteckförmig.
+
- $y(t)$&nbsp; is rectangular.
- $y(t)$ ist dreieckförmig.
+
- $y(t)$&nbsp; is triangular.
+ $y(t)$ ist trapezförmig.
+
+ $y(t)$&nbsp; is trapezoidal.
- Der Maximalwert von $y(t)$ ist 1 V.
+
- The maximum value of&nbsp; $y(t)$&nbsp; is&nbsp; $1\hspace{0.05cm} \rm V$.
  
  
{Es gelte weiter $τ =$ 0. Berechnen Sie das Ausgangssignal $z(t)$, wenn $x(t)$ zum Zeitpunkt $t =$ 0 von 0 auf 1 V springt. Welche Aussagen treffen zu?
+
{The following still holds: &nbsp; $τ = 0$. Compute the output signal&nbsp; $z(t)$, if&nbsp; $x(t)$&nbsp; jumps from zero to&nbsp; $1\hspace{0.05cm} \rm V$&nbsp; at time&nbsp; $t = 0$&nbsp;. <br>Which statements are true?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
- $z(t)$ ist eine gerade Funktion der Zeit.
+
- $z(t)$&nbsp; is an even function of time.
+ $z(t)$ weist bei $t =$ 0 eine Sprungstelle auf.
+
+ $z(t)$&nbsp; has a jump discontinuity at&nbsp; $t = 0$&nbsp;.
+ Zum Zeitpunkt $t =$ 0 ist $z(t) =$ 0.
+
+ At time&nbsp; $t = 0$&nbsp;, &nbsp; $z(t) = 0$ holds.
+ Für $t >$ 1 ms ist $z(t) =$ 0.
+
+ For&nbsp; $t > 1 \ \rm ms$&nbsp;, &nbsp; $z(t) = 0$ is true.
  
  
{Welchen Verlauf hat $z(t)$ als Antwort auf das sprungförmige Eingangssignal $x(t)$, wenn die Laufzeit $τ =$ 1 ms ist? Welcher Signalwert tritt bei $t =$ 1 ms auf?
+
{What is the curve shape of&nbsp; $z(t)$&nbsp; in response to the step-shaped input signal&nbsp; $x(t)$, if the runtime is &nbsp;$τ =1 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp;? <br>What signal value occurs at&nbsp;$t =1 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp;?
 
|type="{}"}
 
|type="{}"}
$z(t = 1 \rm \ ms) =$ { 0.5 } V
+
$z(t = 1 \rm \ ms) =\ $ { 0.5 3% } $\ \rm V$
  
 
</quiz>
 
</quiz>
  
===Musterlösung===
+
===Solution===
 
{{ML-Kopf}}
 
{{ML-Kopf}}
'''1.''' Die Bedingung $H(f = 0) =$ 1 bedeutet, dass die Fläche der Impulsantwort gleich 1 ist. Daraus folgt:
+
'''(1)'''&nbsp; The condition&nbsp; $H(f = 0) = 1$&nbsp; means that the area of the impulse response is equal to&nbsp; $1$&nbsp;. &nbsp; From this it follows that:
$$k = \frac{1}{\Delta t} \hspace{0.15cm}\underline{= 500\hspace{0.1cm}{ 1/{\rm s}}} .$$
+
:$$k = {1}/{\Delta t} \hspace{0.15cm}\underline{= 500\hspace{0.1cm}{ 1/{\rm s}}} .$$
  
  
'''2.'''  Das Ausgangssignal $y(t)$ ergibt sich als das Faltungsprodukt von $x(t)$ und $h(t)$. Die Faltung zweier gleich breiter Rechtecke ergibt ein Dreieck mit dem Maximum bei $t =$ 0:
 
$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot  \int\limits_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {k \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau =
 
1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot  \int\limits_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {\frac{1}{2\,{\rm ms}} \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau= 1\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$
 
Richtig sind somit die $\rm \underline{ \ Vorschläge \ 2 \ und \ 4}$.
 
  
 +
'''(2)'''&nbsp; <u>Approaches 2 and  4</u> are correct:
 +
*The output signal&nbsp; $y(t)$&nbsp; is obtained as the convolution product of&nbsp; $x(t)$&nbsp; and&nbsp; $h(t)$.
 +
*Convolution of two rectangles of equal width results in a triangle with its maximum at&nbsp; $t = 0$:
 +
:$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot  \int_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {k \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau =
 +
1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot  \int_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {\frac{1}{2\,{\rm ms}} \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau= 1\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$
  
'''3.''' [[File: P_ID859__LZI_A_1_6_c.png | Trapezimpuls (ML zu Aufgabe A1.6c) | rechts]] Die Faltung von zwei unterschiedlich breiten Rechtecken führt zu einem trapezförmigen Ausgangssignal entsprechend der Skizze. Der Maximalwert tritt im konstanten Bereich von –0.5 ms bis 0.5 ms auf und beträgt
 
$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V} \cdot  \frac{1}{2\,{\rm
 
ms}} \hspace{0.05cm}\cdot 1\,{\rm  ms} = 0.5\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$
 
Richtig ist somit nur $\rm \underline{ \ die \ dritte \ Alternative}$.
 
  
  
'''4.''' [[File: P_ID860__LZI_A_1_6_d.png | Akausale HP–Sprungantwort (ML zu Aufgabe A1.6d) | rechts]] Die Impulsantwort des Gesamtsystems lautet:
+
[[File: P_ID859__LZI_A_1_6_c.png | right| frame|Trapezoid pulse]]  
$$h_{\rm HP}(t) = \delta(t) - h(t).$$
+
'''(3)'''&nbsp; <u>Approach 3</u> is correct:
Diese beiden Anteile sind in der Skizze dargestellt. Durch Integration über $h_{\rm HP}(t)$ und Multiplikation mit 1 V kommt man zum gesuchten Signal $z(t)$. In der unteren Skizze ist das Integral über $δ(t)$ blau, die Funktion $–σ(t)$ rot und das gesamte Signal $z(t)$ grün gezeichnet.
+
*Convolution of two rectangles of different widths results in the trapezoidal output signal as shown in the sketch.  
 
+
*The maximum value occurs in the constant range from&nbsp;$-0.5 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp; to &nbsp;$+0.5 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp; and is
 
+
:$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V} \cdot  \frac{1}{2\,{\rm
$z(t)$ ist eine ungerade Funktion in $t$ mit einer Sprungstelle bei $t =$ 0: Der Signalwert bei $t =$ 0 liegt genau in der Mitte zwischen dem links- und dem rechteckseitigem Grenzwert und ist somit 0. Für $t >$ 1 ms gilt ebenfalls $z(t) =$ 0, da das Gesamtsystem eine Hochpass-Charakteristik aufweist.
+
ms}} \hspace{0.05cm}\cdot 1\,{\rm  ms} = 0.5\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$
Richtig sind somit die $\rm \underline{ \ Vorschläge \ 2, \ 3 \ und \ 4}$.
 
  
  
'''5.''' Die Grafik zeigt die resultierende Impulsantwort $h_{\rm HP}(t)$ und die Sprungantwort $σ_{\rm HP}(t)$, die bei $t =$ 0 auf 1 springt und bis zum Zeitpunkt $t =$ 2 ms auf den Endwert 0 abklingt. Zum Zeitpunkt $t =$ 1 ms ergibt sich $σ_{\rm HP}(t) =$ 0.5.
+
[[File: P_ID860__LZI_A_1_6_d.png | right| frame|Non-causal HP step response]]
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'''(4)'''&nbsp; <u>Approaches 2, 3 and  4</u> are correct:
 +
*The impulse response of the total system is: &nbsp; $h_{\rm HP}(t) = \delta(t) - h(t).$&nbsp; Both parts are shown in the sketch.
 +
*The searched-for signal&nbsp; $z(t)$ is obtained via integration over &nbsp; $h_{\rm HP}(t)$&nbsp; and multiplication by&nbsp; $1 \hspace{0.05cm} \rm V$&nbsp;. <br>In the below sketch are shown:
 +
:#the integral over &nbsp;$δ(t)$&nbsp; blue,  
 +
:#the function &nbsp;$-σ(t)$&nbsp; red,&nbsp; and
 +
:#the entire signal &nbsp;$z(t)$&nbsp; green.
 +
*$z(t)$&nbsp; is an odd function in&nbsp; $t$&nbsp; with a jump discontinuity at&nbsp; $t = 0$: &nbsp; The signal value at&nbsp; $t = 0$&nbsp; is exactly halfway between the left&ndash; and the right-hand limit and is therefore zero.
 +
*For&nbsp; $t > 1 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp;, &nbsp; $z(t) = 0$ holds, too, since the overall system has a high-pass characteristic.
 +
<br clear=all>
 +
[[File: P_ID861__LZI_A_1_6_e.png | right| frame|Causal HP step response]]
 +
'''(5)'''&nbsp; The bottom graph shows the resulting impulse response&nbsp; $h_{\rm HP}(t)$&nbsp; and the step response&nbsp; $σ_{\rm HP}(t)$.
 +
*The latter jumps at&nbsp; $t = 0$&nbsp; to the value&nbsp; $1$&nbsp; and decays to the final value of "zero" until time&nbsp; $t = 2 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp;.  
 +
*At time&nbsp; $t = 1\ \rm  ms$&nbsp;, the following is obtained: &nbsp;$σ_{\rm HP}(t) = 0.5$.
  
[[File: P_ID861__LZI_A_1_6_e.png | Kausale HP–Sprungantwort (ML zu Aufgabe A1.6e) | rechts]] Das Signal $z(t)$ ist formgleich mit der Sprungantwort $σ_{\rm HP}(t)$, ist jedoch noch mit 1 V zu multiplizieren. Der gesuchte Signalwert zur Zeit $t_1 =$ 1 ms ergibt sich zu $z(t_1) \rm \underline{\ = \ 0.5}$.  
+
*The signal&nbsp; $z(t)$&nbsp; is identical in shape to the step response&nbsp; $σ_{\rm HP}(t)$ but is yet to be multiplied by&nbsp; $1 \hspace{0.05cm} \rm V$&nbsp;.  
 +
*The searched-for signal value at time&nbsp; $t_1 = 1 \hspace{0.05cm} \rm ms$&nbsp; thus results in&nbsp; $z(t_1) \; \rm \underline{ = \ 0.5 \: {\rm V}}$.  
  
 
{{ML-Fuß}}
 
{{ML-Fuß}}
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[[Category:Aufgaben zu Lineare zeitinvariante Systeme|^Kapitelx^]]
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[[Category:Linear and Time-Invariant Systems: Exercises|^1.3 Some Low-Pass Functions in Systems Theory^]]

Latest revision as of 14:49, 8 September 2021

Rectangular impulse response, non-causal and causal

We consider below the constellation shown in the graph:

  • The frequency response  $H(f) = H_1(f) · H_2(f)$  in the lower branch is determined by the impulse responses of its two subcomponents.
  • Here,  $h_1(t)$  is constantly equal to  $k$  in the reange from  $-1\ \rm ms$  to  $+1\ \rm ms$  and zero outside.
  • At the range limits, half the value is valid in each case.
  • The time variable drawn in the figure is thus  $Δt = 2 \ \rm ms$.


The impulse response of the second system function  $H_2(f)$  is:

$$h_2(t) = \delta(t - \tau).$$

The frequency response between the signals  $x(t)$  and  $z(t)$  is of high-pass character and generally:

$$H_{\rm HP}(f) = 1 - H_1(f) \cdot {\rm e}^{-{\rm j\hspace{0.05cm}\cdot \hspace{0.05cm}2 \pi}f \tau}.$$
  • For the subtasks  (1)  to  (4)  the following holds:   $τ = 0$   ⇒   $H(f) = H_1(f)$.
  • However, using  $τ = 0$  this can also be formulated as follows  $(Δt = 2 \ \rm ms)$:
$$H_{\rm HP}(f) = 1 - {\rm si}( \pi \cdot {\rm \Delta}t \cdot f).$$
  • With no effect on the solution of the problem, note that this equation is not applicable for  $τ ≠ 0$  because of:
$$|H_{\rm HP}(f)|\hspace{0.09cm} \ne \hspace{0.09cm}1 - |H_1(f)| .$$





Please note:



Questions

1

Calculate the height  $k$  of the impulse response  $h_1(t)$  on the side condition of  $H_1(f = 0) = 1$.

$k \ =\ $

$\ \rm 1/s$

2

Let the input signal  $x(t)$  be a rectangle symmetric about  $t = 0$  of duration $T = 2 \ \rm ms$  and height $1 \, \rm V$. Let  $τ = 0$ hold.
Which statements are true?

$y(t)$  is rectangular.
$y(t)$  is triangular.
$y(t)$  is trapezoidal.
The maximum value of  $y(t)$  is  $ 1\hspace{0.05cm} \rm V$.

3

Which statements are true, if  $x(t)$  has a rectangle width of  $T = 1 \ \rm ms$ ?

$y(t)$  is rectangular.
$y(t)$  is triangular.
$y(t)$  is trapezoidal.
The maximum value of  $y(t)$  is  $1\hspace{0.05cm} \rm V$.

4

The following still holds:   $τ = 0$. Compute the output signal  $z(t)$, if  $x(t)$  jumps from zero to  $1\hspace{0.05cm} \rm V$  at time  $t = 0$ .
Which statements are true?

$z(t)$  is an even function of time.
$z(t)$  has a jump discontinuity at  $t = 0$ .
At time  $t = 0$ ,   $z(t) = 0$ holds.
For  $t > 1 \ \rm ms$ ,   $z(t) = 0$ is true.

5

What is the curve shape of  $z(t)$  in response to the step-shaped input signal  $x(t)$, if the runtime is  $τ =1 \hspace{0.05cm} \rm ms$ ?
What signal value occurs at $t =1 \hspace{0.05cm} \rm ms$ ?

$z(t = 1 \rm \ ms) =\ $

$\ \rm V$


Solution

(1)  The condition  $H(f = 0) = 1$  means that the area of the impulse response is equal to  $1$ .   From this it follows that:

$$k = {1}/{\Delta t} \hspace{0.15cm}\underline{= 500\hspace{0.1cm}{ 1/{\rm s}}} .$$


(2)  Approaches 2 and 4 are correct:

  • The output signal  $y(t)$  is obtained as the convolution product of  $x(t)$  and  $h(t)$.
  • Convolution of two rectangles of equal width results in a triangle with its maximum at  $t = 0$:
$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot \int_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {k \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau = 1\hspace{0.05cm}{\rm V}\cdot \int_{ - 1\,{\rm ms} }^{ 1\,{\rm ms} } {\frac{1}{2\,{\rm ms}} \hspace{0.1cm}}{\rm d}\tau= 1\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$


Trapezoid pulse

(3)  Approach 3 is correct:

  • Convolution of two rectangles of different widths results in the trapezoidal output signal as shown in the sketch.
  • The maximum value occurs in the constant range from $-0.5 \hspace{0.05cm} \rm ms$  to  $+0.5 \hspace{0.05cm} \rm ms$  and is
$$y(t = 0 ) = 1\hspace{0.05cm}{\rm V} \cdot \frac{1}{2\,{\rm ms}} \hspace{0.05cm}\cdot 1\,{\rm ms} = 0.5\hspace{0.05cm}{\rm V}.$$


Non-causal HP step response

(4)  Approaches 2, 3 and 4 are correct:

  • The impulse response of the total system is:   $h_{\rm HP}(t) = \delta(t) - h(t).$  Both parts are shown in the sketch.
  • The searched-for signal  $z(t)$ is obtained via integration over   $h_{\rm HP}(t)$  and multiplication by  $1 \hspace{0.05cm} \rm V$ .
    In the below sketch are shown:
  1. the integral over  $δ(t)$  blue,
  2. the function  $-σ(t)$  red,  and
  3. the entire signal  $z(t)$  green.
  • $z(t)$  is an odd function in  $t$  with a jump discontinuity at  $t = 0$:   The signal value at  $t = 0$  is exactly halfway between the left– and the right-hand limit and is therefore zero.
  • For  $t > 1 \hspace{0.05cm} \rm ms$ ,   $z(t) = 0$ holds, too, since the overall system has a high-pass characteristic.


Causal HP step response

(5)  The bottom graph shows the resulting impulse response  $h_{\rm HP}(t)$  and the step response  $σ_{\rm HP}(t)$.

  • The latter jumps at  $t = 0$  to the value  $1$  and decays to the final value of "zero" until time  $t = 2 \hspace{0.05cm} \rm ms$ .
  • At time  $t = 1\ \rm ms$ , the following is obtained:  $σ_{\rm HP}(t) = 0.5$.
  • The signal  $z(t)$  is identical in shape to the step response  $σ_{\rm HP}(t)$ but is yet to be multiplied by  $1 \hspace{0.05cm} \rm V$ .
  • The searched-for signal value at time  $t_1 = 1 \hspace{0.05cm} \rm ms$  thus results in  $z(t_1) \; \rm \underline{ = \ 0.5 \: {\rm V}}$.