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13.6 :  직사각형 및 삼각형 펄스 함수

단위 직사각형 펄스 함수는 수학적으로 원점을 중심으로 하고 높이가 1단위인 직사각형 함수로 표현됩니다. 이 함수는 두 가지 매개변수로 정의됩니다. 시간 축을 따라 펄스의 중심 위치를 지정하는 T와 펄스 지속 시간을 결정하는 τ입니다.

예를 들어 진폭이 5V이고 지속 시간이 3초이며 t=2초에 중심이 있는 직사각형 펄스를 생각해 보겠습니다. 이 펄스는 직사각형 함수를 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

Equation1

두 개의 시간 이동 계단 함수를 순차적으로 추가하여 직사각형 펄스를 합성하는 것을 그래픽으로 보여줄 수 있습니다. 일반적으로 단위 직사각형 함수는 항상 다음과 같이 단위 계단 함수를 사용하여 표현할 수 있습니다.

Equation2

단위 삼각형 함수는 삼각형 함수를 통해 수학적으로 표현됩니다. 단위 높이를 갖고 원점을 중심으로 합니다. 예를 들어, t=3초에 중심을 두고 크기가 2이고 폭이 2초인 삼각형 펄스를 생각해 보세요. 이 삼각형 펄스를 표현하려면 모든 t를 t−3으로 바꾸고 폭을 2로 설정합니다. 정의된 신호는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

Equation3

이 삼각형 펄스 함수는 그래픽으로 설명할 수 있으며, 높이가 중앙에서 2에 도달하고 가장자리에서 0으로 가늘어지며 총 폭이 2초가 됩니다.

단위 직사각형 함수와 삼각형 함수는 모두 다양한 파형 모양을 나타내는 신호 처리에 기본이 되며 신호와 시스템을 모델링하고 분석하기 위하여 다양하게 응용됩니다. 이러한 함수는 보다 복잡한 신호 동작과 작업을 이해하는 데 필수적입니다.

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13.7 : 지수 함수는 빠르게 상승하고 감소하는 파형을 특성화함에 있어 중요한 역할을 합니다. 이 연속 시간 지수 함수는 상수 a 및 A를 갖는 지수 항을 사용하여 정의됩니다. 두 상수가 모두 실수인 경우 함수는 로 표현되며 지수적 증가 또는 감소를 보여주기 위해 그래프로 표현할 수 있습니다. 상수 a가 순전히 허수인 경우 결과는 복소수 지수이며 로 표현됩니다. 여기서 j는 허수 단위이고 ω_0는 각주파수입니다. 이 함수는 크기가 1인 경우 주기적입니다. 연속 시간 사인파 신호는 주파수와 시간 주기로 설명할 수 있습니다. 오일러 공식을 사용하면 사인파 신호를 동일한 기본 주기를 갖는 주기적 복소 지수로 표현할 수 있습니다. 따라서 사인파 신호는 다음과 같이 표현됩니다. 복소 지수를 사용하여 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다. 마찬가지로 복소 지수 함수는 모두 동일한 기본 주기를 공유하는 사인파 신호로 표현할 수 있습니다. 예를 들어 두 복소 지수의 합은 단일 복소 지수와 단일 사인파의 곱으로 쓸 수 있으며, 예시는 다음과 같습니다. 사인파와 복소 지수 신호는 스프링을 통해 고정 지지대에 연결된 질량처럼 단순 조화 운동을 보이는 기계 시스템에서 에너지 보존을 설명하는 데 광범위하게 사용됩니다. 이러한 신호는 이러한 시스템에서 진동 작용과 공명 현상을 분석하는 기초를 제공합니다.

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