Gedämpfte Welle

Eine gedämpfte Welle ist eine Welle, deren Schwingungsamplitude mit der Zeit abnimmt und schließlich gegen Null geht, eine exponentiell abklingende Sinuswelle. Dieser Begriff bezieht sich auch auf eine frühe Methode der Funkübertragung, die von den ersten Funksendern, den Funkenstrecken-Sendern, erzeugt wurde und aus einer Reihe von gedämpften Funkwellen bestand. Mit diesem Signal wurden Informationen telegrafisch übertragen, indem der Sender ein- und ausgeschaltet wurde (on-off keying), um Nachrichten im Morsecode zu senden. Gedämpfte Wellen waren das erste praktische Mittel der Funkkommunikation, das während der Ära der drahtlosen Telegrafie eingesetzt wurde, die um 1920 endete. In der Funktechnik wird sie heute allgemein als „Klasse B“-Aussendung bezeichnet. Solche Übertragungen haben jedoch eine große Bandbreite und erzeugen elektrisches „Rauschen“ (elektromagnetische Interferenz), das andere Funkübertragungen stört.

Aufgrund ihres Interferenzpotenzials und der daraus resultierenden Verschwendung von Funkfrequenzressourcen ist die Verwendung von gedämpften Wellen der Klasse B international verboten (außer in den USA unter Teil 15: „§15.521 Technical requirements applicable to all UWB devices. (i) Das Verbot in §2.201(f) und 15.5(d) dieses Kapitels gegen Klasse B (gedämpfte Wellen)-Emissionen gilt nicht für UWB-Geräte, die im Rahmen dieses Unterabschnitts betrieben werden.“), das 1938 von der Internationalen Fernmeldeunion festgelegt wurde. Die Definition von „gedämpften Wellen“ in diesen Vorschriften ist jedoch unklar, wenn sie auf moderne Technologien angewendet wird, und in letzter Zeit gab es Bestrebungen, dieses Verbot zu ändern, um neu entstehende Funktechnologien wie Ultrabreitband-Übertragungssysteme auszunehmen.

Eine ideale gedämpfte Welle ist eine exponentiell abfallende Sinuskurve; eine oszillierende Sinus- (oder Cosinus-) Welle, bei der die Spitzenamplitude von einem anfänglichen Maximum mit exponentieller Geschwindigkeit gegen Null abnimmt

v ( t ) = V p e – α t cos ( ω t ) = V p e – t τ cos ( 2 π f t ) {\displaystyle v(t)=V_{p}e^{-\alpha t}\cos(\omega t)=V_{p}e^{-{t \über \tau }}\cos(2\pi ft)}

wobei

t {\displaystyle t} die Zeit in Sekunden ist V p {\displaystyle V_{p}} die Spitzenamplitude der Welle ist. ω = 2 π f {\displaystyle \omega =2\pi f} ist die Winkelfrequenz der Schwingungen in Radiant pro Sekunde f {\displaystyle f} ist die Frequenz der Schwingungen in Hertz α = 1 / τ {\displaystyle \alpha =1/\tau } ist der Dämpfungsfaktor der Welle τ \displaystyle \tau } ist die Zeitkonstante der Welle in Sekunden; die Zeit, in der die Spitzenamplitude auf 1 / e = 0,368 {\displaystyle 1/e=0,368} abfällt ihres Anfangswertes

Eine Reihe von gedämpften Wellen, wie sie von einem Funkenstrecken-Sender abgestrahlt werden. In diesem Diagramm ist die vertikale Achse die Amplitude der Welle in Einheiten wie Spannung oder elektrische Feldstärke; die horizontale Achse ist die Zeit.