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Quantenphysik
Gast
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 Quantenphysik Verfasst am: 01. Aug 2018 16:37 Titel: Patchkabel |
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Hallo ich möchte aus eigenem Interesse gerne wissen wie die Bitübertragung über ein Patchkabel auf unterster Ebene funktioniert.
Im Internet finde ich dazu nichts Gescheites. Entweder möchte man solche Kabel kaufen oder es wird erklärt wie man sie verwendet bzw. herstellt.
Ich möchte wissen wie in Form von Spannungssignalen bestimmte Bitmuster übertragen werden.
Soweit ich weiß hat so ein Kabel 8 Adern, die zu jeweils vier Adernpaare zusammengefasst sind. Meine Vermutung ist, dass in einem festgelegten Takt Spannungssignale an so einem Paar angelegt werden, die dann auf der anderen Seite gemessen werden können. Wird denn eines der beiden Adern eines paares auf ein Referenzpotential gesetzt oder wie funktioniert das genau?
Vielen danke |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18027
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 02. Aug 2018 00:02 Titel: |
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Ja das geht schon in die richtige Richtung.
Wie hat man denn die Bandbreite zu verstehen? Wenn ich ein Adernpaar habe und auf diesem in einer bestimmten Frequenz die bits übertrage, dann kann ich doch nicht gleichzeitig in einer zweiten Frequenz senden oder werden überlagerte Signale gesendet und diese dann mit einer Fourieranalyse am Empfänger zerlegt?
Es ist ja so, dass höhere Bandbreiten eine höhere Datenübertragung ermöglichen, bedeutet denn eine Bandbreite von 50MHz, dass gleichzeitig in einem Frequenzintervall von 50MHz Signale versendet werden? |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 02. Aug 2018 08:29 Titel: |
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Hallo,
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: |
Wie hat man denn die Bandbreite zu verstehen?
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Grob gesehen ist das die Differenz aus der größten und kleinsten im Signal enthaltenen Frequenz.
Da die meisten Signale ein unendliches Spektrum haben, legt man Schwellenwerte fest, ab denen man die Spektralkomponente schon als "praktisch null" ansieht.
| Zitat: |
Wenn ich ein Adernpaar habe und auf diesem in einer bestimmten Frequenz die bits übertrage, dann kann ich doch nicht gleichzeitig in einer zweiten Frequenz senden
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Doch.
| Zitat: |
oder werden überlagerte Signale gesendet und diese dann mit einer Fourieranalyse am Empfänger zerlegt? |
Das könnte so gehen. Technisch geht es aber gar nicht um das Auseinanderdröseln der einzelnen Frequenzanteile, sondern darum, dass die Einsen und Nullen bei hoher Bandbreite jeweils eine kürzere Dauer haben können und trotzdem noch klar voneinander unterschieden werden können. (Die Flanke von "0" auf "1" ist bei endlicher Bandbreite nur endlich steil.)
| Zitat: |
Es ist ja so, dass höhere Bandbreiten eine höhere Datenübertragung ermöglichen, bedeutet denn eine Bandbreite von 50MHz, dass gleichzeitig in einem Frequenzintervall von 50MHz Signale versendet werden? |
Ja.
Viele Grüße
Michael |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 02. Aug 2018 11:25 Titel: |
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| Zitat: | | Das könnte so gehen. Technisch geht es aber gar nicht um das Auseinanderdröseln der einzelnen Frequenzanteile, sondern darum, dass die Einsen und Nullen bei hoher Bandbreite jeweils eine kürzere Dauer haben können und trotzdem noch klar voneinander unterschieden werden können. (Die Flanke von "0" auf "1" ist bei endlicher Bandbreite nur endlich steil.) |
Heißt das man stellt die Übergänge durch eine Überlagerung von Sinusschwingungen dar?
Wenn dem so ist:
Wieso kann man nicht gleich einfach Rechteckimpulse nehmen? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Aug 2018 13:29 Titel: |
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| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Wieso kann man nicht gleich einfach Rechteckimpulse nehmen? |
Nimmt man ja. Aber auch die werden durch die Bandbreite in ihrer Flankensteilheit begrenzt.
Viele Grüße
Steffen |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 02. Aug 2018 14:08 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Wieso kann man nicht gleich einfach Rechteckimpulse nehmen? |
Nimmt man ja. Aber auch die werden durch die Bandbreite in ihrer Flankensteilheit begrenzt.
Viele Grüße
Steffen |
Also nimmt man Rechteckimpulse, die sich aus Sinusschwingungen eines endlich breiten Bandes zusammensetzen? Wodurch wird denn die Bandbreite begrenzt? Warum kann man diese nicht beliebig breit machen?
Ich vermute, dass bei hohen Frequenzen irgendwelche Effekte (Skineffekt?) auftreten, die die reibungslose Signalübertragung verhindern. Was bedingt die untere Grenze der Frequenzen? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Aug 2018 14:22 Titel: |
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| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Also nimmt man Rechteckimpulse, die sich aus Sinusschwingungen eines endlich breiten Bandes zusammensetzen? |
So ist es. Ein unendlich steilflankiger Rechteck entsteht ja nur bei unendlich vielen Sinuskomponenten. Sobald welche ab einer bestimmten Frequenz weggelassen werden, bestimmt die Maximalsteigung der Sinussschwingung mit der höchsten Frequenz auch die Maximalsteigung des Rechtecks. Steiler geht's dann halt nicht.
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Wodurch wird denn die Bandbreite begrenzt? |
Hauptsächlich durch die Kapazität des Kabels. Die Adern bilden nun mal einen Kondensator.
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Warum kann man diese nicht beliebig breit machen? |
Dann müsste diese Kapazität verschwinden. Geht aber in der Praxis nicht.
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: | | Was bedingt die untere Grenze der Frequenzen? |
Die gibt es nicht. Gleichspannung geht immer. |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 02. Aug 2018 17:19 Titel: |
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Danke,
| Zitat: | | Hauptsächlich durch die Kapazität des Kabels. Die Adern bilden nun mal einen Kondensator. |
Würde der Effekt bei einer einadrigen Leitung auch auftreten?
Ich stelle mir das jetzt so vor, dass das Signal durch die unterschiedlichen Dispersionsgeschwindigkeiten der Frequenzen verzerrt wird. Dies wird bestimmt durch Kapazität, Induktion und ohmschen Widerstand. Die Kapazität ist normalerweise so hoch, dass zum Ausgleich die Induktivität künstlich erhöht wird, indem man zum Beispiel zusätzliche Spulen hinzufügt, um ein stabiles Signal hinzubekommen.
Ist das so richtig? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Aug 2018 17:30 Titel: |
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Nein, hier redest Du von einer Pupinspule. Das ist aber alles Geschichte und kann bei diesen Bitraten gar nicht verwendet werden.
Jedes Kabel (auch mit nur zwei Adern) kann man als RC-Tiefpass ansehen. Und dessen Zeitkonstante bestimmt nun mal die obere Grenzfrequenz. |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 03. Aug 2018 22:01 Titel: |
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Vielen dank.
Mein Ziel ist es bis ins kleinste Detail zu verstehen wie ein Computer funktioniert und ich beschäftige mich gerade hauptsächlich mit der Datenübertragung.
Gibt es eigentlich Menschen, die zum Beispiel bei einem Computerspiel sämtliche Prozesse von der untersten Halbleiterebene bis hin zur Bildschirmausgabe nachvollziehen können?
Kannst du Literatur dazu empfehlen? Was hast du studiert, wenn ich fragen darf.
Ich komme mir blöd vor, wenn ich wiedermal mein Wissen zur Wechselstromtechnik auffrischen muss, obwohl ich das schonmal gemacht habe und ich habe auch Schwierigkeiten komplexere integrierte Schaltkreise zu verstehen. Besonders bei Kippschaltungen komme ich oft durcheinander.
Ich habe auch schon angefangen mir den Quellcode vom Linuxkernel anzusehen.
Es muss doch möglich sein das alles in den Kopf zu bekommen. |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 03. Aug 2018 23:12 Titel: |
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Hallo,
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: |
Würde der Effekt bei einer einadrigen Leitung auch auftreten?
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Die Funktion des Kabels besteht darin, die elektromagnetische Welle dorthin zu leiten, wo Du sie gerne hättest. Die Energie fließt dabei zwischen den beiden Drähten in der Luft bzw. dem Isolator und nicht im Draht.
Es gibt auch "einadrige" Kabel, diese sind aber Spezialanwendungen vorbehalten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Goubau-Leitung
| Zitat: |
Ich stelle mir das jetzt so vor, dass das Signal durch die unterschiedlichen Dispersionsgeschwindigkeiten der Frequenzen verzerrt wird.
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Ja, das ist auch ein Problem. Es hat aber zunächst nicht viel mit dem Tiefpassverhalten zu tun.
Viele Grüße
Michael |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 03. Aug 2018 23:19 Titel: |
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Hallo,
| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: |
Gibt es eigentlich Menschen, die zum Beispiel bei einem Computerspiel sämtliche Prozesse von der untersten Halbleiterebene bis hin zur Bildschirmausgabe nachvollziehen können?
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Es ist immer Ansichtssache, was ein Verständnis "bis ins kleinste Detail" bedeuten soll. Angesichts der immensen Anzahl an Mitarbeitern in den Forschungsabteilungen der Halbleiterindustrie, kann ich mir aber nicht vorstellen, dass ein Mensch das alles im Detail verstehen kann.
| Zitat: | | Es muss doch möglich sein das alles in den Kopf zu bekommen. |
Selbst wenn "Platz" ist -- hast Du denn auch genügend Lebenszeit, um das alles reinzubekommen? Back mal etwas kleinere Brötchen, dann steigt auch die Zufriedenheit.
Viele Grüße
Michael |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 04. Aug 2018 10:23 Titel: |
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| Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: |
Gibt es eigentlich Menschen, die zum Beispiel bei einem Computerspiel sämtliche Prozesse von der untersten Halbleiterebene bis hin zur Bildschirmausgabe nachvollziehen können? |
Ich bilde mir ein, dass ich das kann. Das ist aber auch wirklich nichts Besonderes.
Ich hab Fernsehtechniker gelernt, dann Nachrichtentechnik studiert und bin im Job dann hauptsächlich in der Software tätig. Da bleibt von allem was hängen, und wenn Du mal 56 bist, wirst Du auch einen umfangreichen Wissensfundus aufgebaut haben. Gerade weil Du Dich für so viel interessierst und eben neugierig bist. Das ist nämlich das Entscheidende für unseren Beruf!
Also bleib dran und hab Geduld.
Viele Grüße
Steffen |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 04. Aug 2018 14:43 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Quantenphysik hat Folgendes geschrieben: |
Gibt es eigentlich Menschen, die zum Beispiel bei einem Computerspiel sämtliche Prozesse von der untersten Halbleiterebene bis hin zur Bildschirmausgabe nachvollziehen können? |
Ich bilde mir ein, dass ich das kann. Das ist aber auch wirklich nichts Besonderes.
Ich hab Fernsehtechniker gelernt, dann Nachrichtentechnik studiert und bin im Job dann hauptsächlich in der Software tätig. Da bleibt von allem was hängen, und wenn Du mal 56 bist, wirst Du auch einen umfangreichen Wissensfundus aufgebaut haben. Gerade weil Du Dich für so viel interessierst und eben neugierig bist. Das ist nämlich das Entscheidende für unseren Beruf!
Also bleib dran und hab Geduld.
Viele Grüße
Steffen |
Ich bin aber schon 30 und in der Sofwareentwicklung tätig. Und ich konnte schonmal mehr als ich jetzt kann, nur weil ich wegen des Berufes mich kaum noch mit Physik beschäftigt habe. Vieles ist in Vergessenheit geraten.
Jetzt bin ich so weit eingelernt, dass ich auch wieder was anderes machen kann. Ich hatte schon Probleme aus dem Stehgreif ein Differentialgleichungssystem zu einem Wechselstromkreis aufzustellen und zu lösen. Es frustriert mich, dass ich so dumm bin.
Kannst du auch die Signalübertragungen berechnen?
Also ich habe jetzt erstmal durchgerechnet wie ein Rechtecksignal am anderen Ende der Leitung ankommt und mir dabei einen abgebrochen. |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 05. Aug 2018 14:35 Titel: |
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So mit Smith-Diagramm, Reflexionsfaktor und so weiter? Ich kann mich erinnern, dass ich das damals mit Begeisterung gerechnet habe. Und nach vielen Stunden einen Taschenrechner-Algorithmus in Basic entwickelt hatte, der das Einzeichnen und Ablesen ersparte.
Das liegt jetzt natürlich brach, ich müsste den betreffenden Leitz-Ordner wieder rausholen. Aber es war selbstverständlich Teil des Studiums.
Mit 30 war ich auch erst am Beginn des Arbeitslebens. Vieles kam erst später dazu. Und was glaubst Du, wie viele Leute wiederum wünschen, sie hätten Deine Kenntnisse und Fertigkeiten. Und auch die sind gewiss ebenfalls nicht dumm, sondern können irgendwas, was andere nicht können und finden das wiederum nicht bemerkenswert. Es kommt immer auf die Perspektive an. |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 05. Aug 2018 19:28 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | So mit Smith-Diagramm, Reflexionsfaktor und so weiter? Ich kann mich erinnern, dass ich das damals mit Begeisterung gerechnet habe. Und nach vielen Stunden einen Taschenrechner-Algorithmus in Basic entwickelt hatte, der das Einzeichnen und Ablesen ersparte.
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Ja genau.
Ich bin auch grad am Anfang meines Berufslebens und arbeite seit Ende 2017 endlich mit einem unbefristeten Vertrag bei einem Arbeitgeber wo ich mir vorstellen kann alt zu werden. Dabei habe ich sehr viel über Cloud Computing gelernt, was für mich absolutes Neuland war, aber ich habe Vieles aus dem Studium wieder verlernt, wobei Digitaltechnik nie ein Thema war.
Kommen wir nochmal zurück zur Datenübertragung.
Mal angenommen, man erzeuge einen Rechteckimpuls, der eine Zeiteinheit dauert und die Stärke 1 habe, aber man kann nur eine Bandbreite von 300Hz nutzen. Sähe das Eingangssignal dann so aus?
wolframalpha.com/input/?i=sum+4%2F(pi*(2k%2B1))*sin(pi*(2*k%2B1)*x)+from+k%3D0+to+k%3D300+plot+from+x%3D0+to+x%3D1+and+y%3D0+to+y%3D1.2 |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 06. Aug 2018 09:24 Titel: |
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Der Link funktioniert nicht, aber das Spektrum eines Rechteckimpulses der Länge T ist ja einfach die si-Funktion mit der ersten Nullstelle bei 1/T. |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 06. Aug 2018 14:02 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Der Link funktioniert nicht, aber das Spektrum eines Rechteckimpulses der Länge T ist ja einfach die si-Funktion mit der ersten Nullstelle bei 1/T. |
Du musst einfach nur den Link in deine Adressleiste kopieren, aber hier nochmal die Funktion in Latex
\pi \cdot x)}{(2k+1)\pi})
Das wäre jetzt für die Länge T=1 und einer Bandbreite von 300Hz. |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 06. Aug 2018 14:37 Titel: |
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Die Formel beschreibt keinen Rechteckimpuls der Breite 1, sondern eine Rechteckschwingung der Amplitude 1 und Periode 2. Wenn das x in Sekunden bemaßt wäre, wäre die Grundschwingung (k=0) also 0,5Hz. Die dritte Harmonische (k=1) wäre dann 1,5Hz, die fünfte (k=2) wäre 2,5Hz. Für k=300 ergibt sich dann also die 601. Oberschwingung, also in der Tat 300.5Hz. Streng genommen sollte die nicht mehr dabei sein, die Summe darf also eigentlich nur bis 299 gehen. Aber es ist ja eh nicht der gesuchte Rechteckimpuls. |
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Quantenphysik
Gast
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| Quantenphysik Verfasst am: 08. Aug 2018 17:12 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Die Formel beschreibt keinen Rechteckimpuls der Breite 1, sondern eine Rechteckschwingung der Amplitude 1 und Periode 2. Wenn das x in Sekunden bemaßt wäre, wäre die Grundschwingung (k=0) also 0,5Hz. Die dritte Harmonische (k=1) wäre dann 1,5Hz, die fünfte (k=2) wäre 2,5Hz. Für k=300 ergibt sich dann also die 601. Oberschwingung, also in der Tat 300.5Hz. Streng genommen sollte die nicht mehr dabei sein, die Summe darf also eigentlich nur bis 299 gehen. Aber es ist ja eh nicht der gesuchte Rechteckimpuls. |
Werden die Daten denn nicht über solche Rechteckschwingungen übertragen? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7242
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| Steffen Bühler Verfasst am: 08. Aug 2018 17:16 Titel: |
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Schon, aber Du sprachst von einem | Zitat: | | Rechteckimpuls, der eine Zeiteinheit dauert und die Stärke 1 habe |
Und ein Impuls ist keine Schwingung, sondern ein einmaliger Vorgang. |
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