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Sinus mit Frequenzmodulation plotten

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Tags: FM, Frequenz, Frequenzmodulation, Funktion

 
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Atkatla

Atkatla aktiv_icon

12:49 Uhr, 21.05.2009

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Hallo,

mittels Matlab soll ich eine bestimmte Funktion plotten (siehe Grafik.) Ich suche nun die zugehörige Formel. Mir sieht das ganze nach einer Frequenzmodulation aus. Aber wie gestalte ich eine Sinusfunktion so, dass sie ihre Frequenz ändert?



Gruß, Atkatla

funktion

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Sinus (Mathematischer Grundbegriff)
Trigonometrie (Mathematischer Grundbegriff)
Wichtige trigonometrische Werte
Additionstheoreme
Sinusfunktion (Mathematischer Grundbegriff)
Rechenregeln Trigonometrie

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Antwort
Cauchy09

Cauchy09

16:01 Uhr, 21.05.2009

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Eine Möglichkeit wäre, die hamonische Schwingung zu nehmen und die Frequenz von x abhängig zu machen:

Harmonische Schwingung: f(x)=Acos(2πλx-φ)
A: Amplitude
λ: Frequenz
φ: Phasenverschiebungswinkel

Jetzt könnte man für λz.B. λ(x)=x nehmen, um eine Schwingung zu bekommen, deren Frequenz moduliert wird:
f(x)=Acos(2πx2-φ)

Das passt noch nicht ganz zu deinem Bild, also müsste man die richtige Funktion λ(x) finden.
Atkatla

Atkatla aktiv_icon

16:08 Uhr, 21.05.2009

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Danke für deinen Input. Könnte es auch sein, dass der Frequenzanstieg exponentiell ist? Ich habe mal die Abstände der Maxima betrachtet und habe den Eindruck, dass sie exponentiell kleiner werden. Könnte man also eine Cosinusfunktion so manipulieren, dass links und rechts der y-Achse die Frequenz immer schneller ansteigt?
Antwort
UlrichA

UlrichA aktiv_icon

21:12 Uhr, 21.05.2009

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Ich habe mal die x-Werte bei den Extrema und den 0-Durchgängen entsprechend n.π2
aus der Zeichnung abgelesen und mit der Formel y=cos(2.πλ.x) eine Wellenlänge
λ=e-0,525.x2 angesetzt. Die Amplitude ist bei beiden Kurven A=1 und der Phasenwinkel ist bei der 1. Kurve 0 und bei 2. π, was man leicht durch ein negatives Vorzeichen erreichen kann. Die Funktion trifft zwar den Endwert y(1) recht befriedigend, zeigt aber bei den 0-Durchgängen deutliche Abweichungen. D.h. die wahre Funktion λ(x) dürfte eine andere sein, allerdings mit den gleichen Eigenschaften: Maximum bei x=0, achsensymmetrisch und zumindest in dem Bereich 0 bis 1 monoton fallend. Da die Wellenlänge nicht wieder zunimmt, kann zumindest aus dem abgebildeten Bereich nicht auf eine Frequenzmodulation geschlossen werden. Eine Frequenzmodulation könnte natürlich vorliegen, wenn die aufmodulierte Wellenlänge wesentlich größer als der dargestellte Bereich von -1 bis 1 ist.
Um nicht eine mehr oder weniger willkürliche Funktion λ(x) zu nehmen, wurde im 2. Diagramm λ gegen x aufgetragen. Man erkennt eine Kurve, die an eine quadratische Parabel erinnert. Der Ansatz λ(x)=a+b.x2 liefert nach Linearisierung durch Substitution z=x2 und Regessionsanalyse die Gleichung
λ(x)=0,924525-0,280872.x2
Diese Gleichung kann als Anfang einer Reihenentwicklung sowohl einer Exponentialfunktion als auch einer cos-Funktion angesehen werden, so dass man einer Entscheidung welche Art von Abhängigkeit nun vorliegt nicht näher gekommen ist.

cos_funktion
cos_funktion2
cos_funktion3
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