Kas ir kvadrātveida vilnis?

Lielākā daļa viļņu formu seko noteiktam modelim, kas pazīstams kā sinusa. Šādas viļņu formas pakāpeniski pārslēdzas uz priekšu un atpakaļ starp diviem līmeņiem tā, ka viļņa grafiks laika gaitā ir līkņu sērija. Jūras viļņi, gaismas viļņi un jūras viļņi atbilst sinusa shēmai, tāpat kā sprieguma līmenis maiņstrāvas sistēmā.

Visas pārējās viļņu formas tiek klasificētas kā nesinusoidālas viļņu formas. Vispazīstamākās no tām, tostarp kvadrātveida vilnis, trīsstūra vilnis un zāģa zoba viļņu formas, ietver arī signālu, kas svārstās starp diviem līmeņiem. Tomēr katrs no tiem darbojas atšķirīgi, un to raksturo tas, vai pārslēgšanās vienā vai abos virzienos ir tūlītēja vai pakāpeniska, cik ilgs laiks ir nepieciešams pārslēgšanai un cik ilgs laiks paiet starp slēdžiem. Nosaukumi nāk no tā, kā viļņa grafiks laika gaitā rada atbilstošu formu. Kvadrātveida viļņa tūlītējas izmaiņas abos virzienos nozīmē, ka grafiks ir veidots kā pils tornis.

Kvadrātveida vilni ir diezgan vienkārši mākslīgi ģenerēt. Tas padara to īpaši piemērotu, lai pārliecinātos, ka dažādas ķēdes daļas ir pareizi sinhronizētas. Regulārais viļņa modelis darbojas kā laika noteikšanas ierīce. To var izmantot arī skaņu sintezēšanai mūzikā. Skaņas vilnis, kas seko kvadrātveida viļņu formas modelim, izklausās līdzīgi pūšamajiem instrumentiem, piemēram, mežragiem, tromboniem un saksofoniem.

Patiesībā nav iespējams radīt perfektu kvadrātveida vilni. Tas ir tāpēc, ka tās ģenerēšanai izmantotajai ierīcei būs daži fiziski ierobežojumi. Piemēram, ierīces elektriskajās ķēdēs izmantotajiem vadiem būs zināma pretestība, kas aizkavē sprieguma līmeņa izmaiņas.

Kvadrātviļņu dažreiz sauc arī par Rademacher funkciju. Šis vārds cēlies no Hansa Ādolfa Rademahera, vācu matemātiķa, kurš emigrēja uz ASV. Viņš ne tikai ieguldīja savu darbu matemātiskajās studijās, bet arī mācīja daudzus studentus, kuri arī kļuva par vadošajiem akadēmiķiem un pētniekiem šajā jomā.