Exercise 1.6Z: Interpretation of the Frequency Response
Mit dieser Aufgabe soll der Einfluss eines Tiefpasses $H(f)$ auf cosinusförmige Signale der Form
$$x_i(t) = A_x \cdot {\rm cos}(2\pi f_i t )$$ veranschaulicht werden. In der Grafik sehen Sie die Signale $x_i(t)$, wobei der Index $i$ die Frequenz in kHz angibt. So beschreibt $x_2(t)$ ein 2 kHz–Signal.
Die Signalamplitude beträgt jeweils $A_x =$ 1 V. Das Gleichsignal $x_0(t)$ ist als Grenzfall eines Cosinussignals mit der Frequenz $f_0 =$ 0 zu interpretieren.
Die obere Skizze zeigt die rechteckige Impulsantwort $h(t)$ des Tiefpasses. Der dazugehörige Frequenzgang lautet: $$H(f) = {\rm si}(\pi \frac{f}{ {\rm \Delta}f}) .$$ Aufgrund der Linearität und der Tatsache, dass $H(f)$ reell und gerade ist, sind die Ausgangssignale ebenfalls cosinusförmig: $$y_i(t) = A_i \cdot {\rm cos}(2\pi f_i t ) .$$ Gesucht werden die Signalamplituden $A_i$ am Ausgang für die verschiedenen Eingangsfrequenzen $f_i$, wobei die Lösung ausschließlich im Zeitbereich gefunden werden soll. Dieser etwas umständliche Lösungsweg soll dazu dienen, den Zusammenhang zwischen Zeit– und Frquenzbereich deutlich zu machen.
Hinweis: Die Aufgabe bezieht sich auf die theoretischen Grundlagen von Kapitel 1.3. Entgegen der sonst üblichen Definition einer Amplitude können die $„A_i”$ durchaus negativ sein. Dies entspricht dann der Funktion „Minus-Cosinus”.
Fragebogen
Musterlösung
- a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- f)
- g)
