Τι είναι ένα τετράγωνο κύμα;

Ένα τετράγωνο κύμα είναι ένας τύπος κυματομορφής όπου το σήμα έχει μόνο δύο επίπεδα.Το σήμα διακόπτει μεταξύ αυτών των επιπέδων σε τακτά χρονικά διαστήματα και ο διακόπτης είναι άμεσος.Αυτές οι ιδιότητες σημαίνουν ότι ένα γράφημα του κύματος με την πάροδο του χρόνου θα παράγει σχήματα με τετραγωνικές γωνίες.Το τετραγωνικό κύμα έχει πρακτικές χρήσεις σε ψηφιακά κυκλώματα και μουσική.

Οι περισσότερες κυματομορφές ακολουθούν ένα ξεχωριστό μοτίβο γνωστό ως ημιτονοειδές.Τέτοιες κυματομορφές μετακινούνται εμπρός και πίσω μεταξύ δύο επιπέδων σταδιακά, έτσι ώστε ένα γράφημα του κύματος με την πάροδο του χρόνου να είναι μια σειρά καμπυλών.Τα κύματα της θάλασσας, των ελαφρών κυμάτων και των θαλάσσιων κυμάτων ακολουθούν όλα ένα ημιτονοειδές μοτίβο, όπως και το επίπεδο τάσης σε ένα σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος.Τα πιο γνωστά από αυτά, συμπεριλαμβανομένου του τετραγωνικού κύματος, των κυμάτων τριγώνου και των κυματομορφών πριονιών περιλαμβάνουν επίσης ένα σήμα που κυμαίνεται μεταξύ δύο επιπέδων.Ωστόσο, κάθε ένα από αυτά συμπεριφέρεται με διαφορετικό τρόπο, που χαρακτηρίζεται από το αν ο διακόπτης σε κάθε μία ή και στις δύο κατευθύνσεις είναι στιγμιαία ή σταδιακή, πόσο καιρό παίρνει ο διακόπτης και πόσο καιρό εξαλείφει μεταξύ των διακοπτών.Τα ονόματα προέρχονται από τον τρόπο που ένα γράφημα του κύματος με την πάροδο του χρόνου παράγει το κατάλληλο σχήμα.Οι άμεσες αλλαγές ενός τετραγωνικού κύματος προς τις δύο κατευθύνσεις σημαίνει ότι το γράφημα έχει σχήμα όπως ο πυργίσκος ενός κάστρου.

Ένα τετραγωνικό κύμα είναι αρκετά απλό να δημιουργηθεί τεχνητά.Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για να βεβαιωθείτε ότι διαφορετικά μέρη ενός κυκλώματος συγχρονίζονται σωστά.Το κανονικό μοτίβο του τετραγωνικού κύματος λειτουργεί ως συσκευή χρονισμού.Το τετράγωνο κύμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση ήχων στη μουσική.Ένα ηχητικό κύμα που ακολουθεί το μοτίβο του τετραγωνικού κύματος ακούγεται παρόμοιο με τα όργανα ανέμου όπως τα κέρατα, τα τρομπόνια και τα σαξόφωνα. Στην πραγματικότητα, είναι αδύνατο να δημιουργηθεί ένα τέλειο τετράγωνο κύμα.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι θα υπάρξουν κάποιοι φυσικοί περιορισμοί στη συσκευή που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της.Για παράδειγμα, η καλωδίωση που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά κυκλώματα της συσκευής θα έχει κάποια αντίσταση που καθυστερεί τη μεταβολή των επιπέδων τάσης.

Το τετραγωνικό κύμα είναι μερικές φορές επίσης γνωστή ως η λειτουργία Rademacher.Αυτό το όνομα προέρχεται από τον Hans Adolph Rademacher, γερμανό μαθηματικό που μετανάστευσε στις Ηνωμένες Πολιτείες.Εκτός από τη συνεισφορά του δικού του έργου στη μαθηματική μελέτη, δίδαξε πολλούς φοιτητές που επίσης έγιναν κορυφαίοι ακαδημαϊκοί και ερευνητές στον τομέα.