Aufgabe 2.1Z: Summensignal

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Rechtecksignal, Dreiecksignal und Summensignal

In nebenstehender Grafik sind die beiden periodischen Signale  ${x(t)}$  und  ${y(t)}$  dargestellt, aus denen das Summensignal  ${s(t)}$  – im unteren Bild skizziert – sowie das Differenzsignal  ${d(t)}$  gebildet werden.

Weiterhin betrachten wir in dieser Aufgabe das Signal  ${w(t)}$, das sich aus der Summe der beiden periodischen Signalen  ${u(t)}$  und  $v(t)$  ergibt. Die Grundfrequenzen der Signale seien

• $f_u = 998 \,\text{Hz},$

• $f_v = 1002 \,\text{Hz}.$

Mehr ist von diesen Signalen  ${u(t)}$  und  $v(t)$  nicht bekannt.

Hinweis:

• Die Aufgabe gehört zum Kapitel  Allgemeine Beschreibung periodischer Signale.
• Mit dem interaktiven Applet  Periodendauer periodischer Signale  lässt sich die resultierende Periodendauer zweier harmonischer Schwingungen ermitteln.

Fragebogen

1

Wie groß ist Periodendauer  $T_x$  und Grundfrequenz  $f_x$  des Signals  ${x(t)}$?

$f_x\ = \ $   $\text{kHz}$

2

Wie groß ist Periodendauer  $T_y$  und Grundfrequenz  $f_y$  des Signals  ${y(t)}$?

$f_y\ = \ $   $\text{kHz}$

3

Bestimmen Sie die Grundfrequenz  $f_s$  sowie die Periodendauer  $T_s$  des Summensignals  ${s(t)}$  und überprüfen Sie das Ergebnis anhand der Skizze.

$T_s\ = \ $   $\text{ms}$

4

Welche Periodendauer  $T_d$  weist das Differenzsignal  ${d(t)}$  auf?

$T_d\ = \ $   $\text{ms}$

5

Welche Periodendauer  $T_w$  besitzt das Signal  ${w(t)} = {u(t)} + v(t)$?

$T_w\ = \ $   $\text{ms}$

Musterlösung

Musterlösung

(1)  Für das Rechtecksignal gilt  $T_x = 1 \,\text{ms}$   ⇒   $f_x \hspace{0.15cm}\underline{= 1 \, \text{kHz}}$.

(2)  Für das Dreiecksignal gilt  $T_y = 2.5 \,\text{ms}$  und  $f_y \hspace{0.15cm}\underline{= 0.4\, \text{kHz}}$.

(3)  Die Grundfrequenz  $f_s$  des Summensignals  $s(t)$  ist der größte gemeinsame Teiler von  $f_x = 1 \,\text{kHz}$  und  $f_y = 0.4 \,\text{kHz}$.

Differenzsignal $d(t) = x(t) - y(t)$

• Daraus folgt  $f_s = 200 \,\text{Hz}$  und die Periodendauer  $T_s\hspace{0.15cm}\underline{ = 5 \,\text{ms}}$.
• Dies geht auch aus der grafischen Darstellung des Signals  ${s(t)}$  auf der Angabenseite hervor.

(4)  Die Periodendauer  $T_d$  ändert sich gegenüber der Periodendauer  $T_s$  nicht, wenn das Signal  ${y(t)}$  nicht addiert, sondern subtrahiert wird:     $T_d = T_s \hspace{0.15cm}\underline{= 5\, \text{ms}}$.

(5)  Der größte gemeinsame Teiler von  $f_u = 998 \,\text{Hz}$  und  $f_{v} = 1002 \,\text{Hz}$  ist  $f_w = 2 \,\text{Hz}$.

• Der Kehrwert hiervon ergibt die Periodendauer $T_w \hspace{0.15cm}\underline{= 500 \,\text{ms}}$.