From f8ac7479589ae069c7a509cf9908f8e3dddd8451 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joshua Baer Date: Wed, 3 Aug 2022 19:45:04 +0200 Subject: bessel labeled --- buch/papers/fm/03_bessel.tex | 65 ++++++++++++++++++++++++++++---------------- 1 file changed, 41 insertions(+), 24 deletions(-) (limited to 'buch/papers/fm/03_bessel.tex') diff --git a/buch/papers/fm/03_bessel.tex b/buch/papers/fm/03_bessel.tex index 760cdc4..eec64f2 100644 --- a/buch/papers/fm/03_bessel.tex +++ b/buch/papers/fm/03_bessel.tex @@ -24,6 +24,7 @@ Das Ziel ist es unser moduliertes Signal mit der Besselfunktion so auszudrücken \sum_{k= -\infty}^\infty J_{k}(\beta) \cos((\omega_c+k\omega_m)t) \label{fm:eq:proof} \end{align} + \subsubsection{Hilfsmittel} Doch dazu brauchen wir die Hilfe der Additionsthoerme \begin{align} @@ -46,18 +47,18 @@ und die drei Besselfunktions indentitäten, \begin{align} \cos(\beta\sin\phi) &= - J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \cos(2k\phi) + J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty(-1)^k \cdot J_{2k}(\beta) \cos(2k\phi) \label{fm:eq:besselid1} \\ \sin(\beta\sin\phi) &= - J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty J_{2k+1}(\beta) \cos((2k+1)\phi) + 2\sum_{k=0}^\infty (-1)^k J_{2k+1}(\beta) \cos((2k+1)\phi) \label{fm:eq:besselid2} \\ J_{-n}(\beta) &= (-1)^n J_n(\beta) \label{fm:eq:besselid3} \end{align} -welche man im Kapitel (ref), ref, ref findet. +welche man im Kapitel \eqref{buch:fourier:eqn:expinphireal}, \eqref{buch:fourier:eqn:expinphiimaginary}, \eqref{buch:fourier:eqn:symetrie}. \subsubsection{Anwenden des Additionstheorem} Mit dem \eqref{fm:eq:addth1} wird aus dem modulierten Signal @@ -66,26 +67,31 @@ Mit dem \eqref{fm:eq:addth1} wird aus dem modulierten Signal = \cos(\omega_c t + \beta\sin(\omega_mt)) = - \cos(\omega_c t)\cos(\beta\sin(\omega_m t))-\sin(\omega_c)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). + \cos(\omega_c t)\cos(\beta\sin(\omega_m t))-\sin(\omega_ct)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). \label{fm:eq:start} \] + \subsubsection{Cos-Teil} Zu beginn wird der Cos-Teil \[ - \cos(\omega_c)\cos(\beta\sin(\omega_mt)) + \cos(\omega_c t)\cdot\cos(\beta\sin(\omega_mt)) \] mit hilfe der Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid1} zum \begin{align*} - \cos(\omega_c t) \cdot \bigg[\, J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \cos( 2k \omega_m t)\, \bigg] - &=\\ - J_0(\beta)\cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) - \underbrace{2\cos(\omega_c t)\cos(2k\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}} + \cos(\omega_c t) \cdot \bigg[ J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty(-1)^k \cdot J_{2k}(\beta) \cos( 2k \omega_m t)\, \bigg] + &= + (-1)^k \cdot \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \underbrace{2\cos(\omega_c t)\cos(2k\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}} \end{align*} wobei mit dem Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth2} \(A = \omega_c t\) und \(B = 2k\omega_m t \) zum -\[ - J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \{ \cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)+\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} -\] -wird. +\begin{align*} + J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) +(-1)^k \cdot \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)} \,+\, \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} + \\ + = + (-1)^k \cdot \sum_{k=-\infty}^{-1} J_{2k}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c +2k \omega_m) t)} + \,+\,J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t+ 2\cdot0 \omega_m) + \,+\, (-1)^k \cdot\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta)\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) +\end{align*} + Wenn dabei \(2k\) durch alle geraden Zahlen von \(-\infty \to \infty\) mit \(n\) substituiert erhält man den vereinfachten Term \[ \sum_{n\, \text{gerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t), @@ -96,22 +102,32 @@ dabei gehen nun die Terme von \(-\infty \to \infty\), dabei bleibt n Ganzzahlig. \subsubsection{Sin-Teil} Nun zum zweiten Teil des Term \eqref{fm:eq:start}, den Sin-Teil \[ - \sin(\omega_c)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). + -\sin(\omega_c t)\cdot\sin(\beta\sin(\omega_m t)). \] Dieser wird mit der \eqref{fm:eq:besselid2} Besselindentität zu \begin{align*} - \sin(\omega_c t) \cdot \bigg[ J_0(\beta) + 2 \sum_{k=1}^\infty J_{ 2k + 1}(\beta) \cos(( 2k + 1) \omega_m t) \bigg] - &=\\ - J_0(\beta) \cdot \sin(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k+1}(\beta) \underbrace{2\sin(\omega_c t)\cos((2k+1)\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}}. + -\sin(\omega_c t) \cdot \bigg[ 2 \sum_{k=0}^\infty(-1)^k \cdot J_{ 2k + 1}(\beta) \cos(( 2k + 1) \omega_m t) \bigg] + \\ + = + (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \underbrace{2\sin(\omega_c t)\cos((2k+1)\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}}. \end{align*} Auch hier wird ein Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth3} gebraucht, dabei ist \(A = \omega_c t\) und \(B = (2k+1)\omega_m t \), somit wird daraus -\[ - J_0(\beta) \cdot \sin(\omega_c) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k+1}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c-(2k+1)\omega_m) t)}_{\text{neg.Teil}} - \cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t) \} -\]dieser Term. -Wenn dabei \(2k +1\) durch alle ungeraden Zahlen von \(-\infty \to \infty\) mit \(n\) substituiert. +\begin{align*} + (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - (2k+1)\omega_m) t)} \,-\, \cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t) \} + \\ + = + (-1)^k \cdot -\sum_{k=- \infty}^{-1} J_{2k+1}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c + (2k+1)\omega_m) t)} + \,-\, (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \cos((\omega_c + (2k+1)\omega_m) t) +\end{align*} +dieser Term. Zusätzlich dabei noch die letzte Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid3} brauchen, ist bei allen ungeraden negativen \(n : J_{-n}(\beta) = -1\cdot J_n(\beta)\). -Somit wird neg.Teil zum Term \(-\cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t)\) und die Summe vereinfacht sich zu +Somit wird neg.Teil zum Term +\[ + (-1)^k \cdot \sum_{k= \infty}^{1} -1 \cdot J_{2k+1}(\beta) \cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t). +\] +TODO (jetzt habe ich zwei Summen die immer positiv sind? ) +Wenn dabei \(2k +1\) durch alle ungeraden Zahlen von \(-\infty \to \infty\) mit \(n\) substituiert vereinfacht sich die Summe zu \[ \sum_{n\, \text{ungerade}} -1 \cdot J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t). \label{fm:eq:ungerade} @@ -122,7 +138,8 @@ Substituiert man nun noch \(n \text{mit} -n \) so fällt das \(-1\) weg. Beide Teile \eqref{fm:eq:gerade} Gerade \[ \sum_{n\, \text{gerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t) -\]und \eqref{fm:eq:ungerade} Ungerade +\] +und \eqref{fm:eq:ungerade} Ungerade \[ \sum_{n\, \text{ungerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t) \] @@ -140,7 +157,7 @@ Somit ist \eqref{fm:eq:proof} bewiesen. Um sich das ganze noch einwenig Bildlicher vorzustellenhier einmal die Besselfunktion \(J_{k}(\beta)\) in geplottet. \begin{figure} \centering -% \input{./PyPython animation/bessel.pgf} + \input{papers/fm/Python animation/bessel.pgf} \caption{Bessle Funktion \(J_{k}(\beta)\)} \label{fig:bessel} \end{figure} -- cgit v1.2.1 From 58bb0cea67d894d7f9cb3b667a489abd05cbab39 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joshua Baer Date: Thu, 4 Aug 2022 18:04:11 +0200 Subject: Herleitung fix --- buch/papers/fm/03_bessel.tex | 135 ++++++++++++++++++++++++++----------------- 1 file changed, 83 insertions(+), 52 deletions(-) (limited to 'buch/papers/fm/03_bessel.tex') diff --git a/buch/papers/fm/03_bessel.tex b/buch/papers/fm/03_bessel.tex index eec64f2..5f85dc6 100644 --- a/buch/papers/fm/03_bessel.tex +++ b/buch/papers/fm/03_bessel.tex @@ -3,11 +3,11 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{FM und Besselfunktion +\section{FM und Bessel-Funktion \label{fm:section:proof}} \rhead{Herleitung} -Die momentane Trägerkreisfrequenz \(\omega_i\) wie schon in (ref) beschrieben ist, bringt die Vorigen Kapittel beschreiben. (Ableitung \(\frac{d \varphi(t)}{dt}\) mit sich). -Diese wiederum kann durch \(\beta\sin(\omega_mt)\) ausgedrückt werden, wobei es das Modulierende Signal \(m(t)\) ist. +Die momentane Trägerkreisfrequenz \(\omega_i\), wie schon in (ref) beschrieben ist, bringt die Ableitung \(\frac{d \varphi(t)}{dt}\) mit sich. +Diese wiederum kann durch \(\beta\sin(\omega_mt)\) ausgedrückt werden, wobei es das modulierende Signal \(m(t)\) ist. Somit haben wir unser \(x_c\) welches \[ \cos(\omega_c t+\beta\sin(\omega_mt)) @@ -15,7 +15,7 @@ Somit haben wir unser \(x_c\) welches ist. \subsection{Herleitung} -Das Ziel ist es unser moduliertes Signal mit der Besselfunktion so auszudrücken: +Das Ziel ist, unser moduliertes Signal mit der Bessel-Funktion so auszudrücken: \begin{align} x_c(t) = @@ -43,22 +43,22 @@ Doch dazu brauchen wir die Hilfe der Additionsthoerme \cos(A-B)-\cos(A+B) \label{fm:eq:addth3} \end{align} -und die drei Besselfunktions indentitäten, +und die drei Bessel-Funktionsindentitäten, \begin{align} \cos(\beta\sin\phi) &= - J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty(-1)^k \cdot J_{2k}(\beta) \cos(2k\phi) + J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \cos(2k\phi) \label{fm:eq:besselid1} \\ \sin(\beta\sin\phi) &= - 2\sum_{k=0}^\infty (-1)^k J_{2k+1}(\beta) \cos((2k+1)\phi) + 2\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \cos((2k+1)\phi) \label{fm:eq:besselid2} \\ J_{-n}(\beta) &= (-1)^n J_n(\beta) \label{fm:eq:besselid3} \end{align} -welche man im Kapitel \eqref{buch:fourier:eqn:expinphireal}, \eqref{buch:fourier:eqn:expinphiimaginary}, \eqref{buch:fourier:eqn:symetrie}. +welche man im Kapitel \eqref{buch:fourier:eqn:expinphireal}, \eqref{buch:fourier:eqn:expinphiimaginary}, \eqref{buch:fourier:eqn:symetrie} findet. \subsubsection{Anwenden des Additionstheorem} Mit dem \eqref{fm:eq:addth1} wird aus dem modulierten Signal @@ -70,70 +70,102 @@ Mit dem \eqref{fm:eq:addth1} wird aus dem modulierten Signal \cos(\omega_c t)\cos(\beta\sin(\omega_m t))-\sin(\omega_ct)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). \label{fm:eq:start} \] - +%----------------------------------------------------------------------------------------------------------- \subsubsection{Cos-Teil} Zu beginn wird der Cos-Teil -\[ +\begin{align*} + c(t) + &= \cos(\omega_c t)\cdot\cos(\beta\sin(\omega_mt)) -\] +\end{align*} mit hilfe der Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid1} zum \begin{align*} - \cos(\omega_c t) \cdot \bigg[ J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty(-1)^k \cdot J_{2k}(\beta) \cos( 2k \omega_m t)\, \bigg] + c(t) &= - (-1)^k \cdot \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \underbrace{2\cos(\omega_c t)\cos(2k\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}} + \cos(\omega_c t) \cdot \bigg[ J_0(\beta) + 2\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \cos( 2k \omega_m t)\, \bigg] + \\ + &= + J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \underbrace{2\cos(\omega_c t)\cos(2k\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth2}}} \end{align*} -wobei mit dem Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth2} \(A = \omega_c t\) und \(B = 2k\omega_m t \) zum +%intertext{} Funktioniert nicht. +wobei mit dem Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth2} \(A = \omega_c t\) und \(B = 2k\omega_m t \) ersetzt wurden. \begin{align*} - J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) +(-1)^k \cdot \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)} \,+\, \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} + c(t) + &= + J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)} \,+\, \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} \\ - = - (-1)^k \cdot \sum_{k=-\infty}^{-1} J_{2k}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c +2k \omega_m) t)} + &= + \sum_{k=-\infty}^{-1} J_{2k}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c +2k \omega_m) t)} \,+\,J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t+ 2\cdot0 \omega_m) - \,+\, (-1)^k \cdot\sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta)\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) + \,+\, \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta)\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \end{align*} - -Wenn dabei \(2k\) durch alle geraden Zahlen von \(-\infty \to \infty\) mit \(n\) substituiert erhält man den vereinfachten Term -\[ - \sum_{n\, \text{gerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t), +wird. +Das Minus im Ersten Term wird zur negativen Summe \(\sum_{-\infty}^{-1}\) ersetzt. +Da \(2k\) immer gerade ist, wird es durch alle negativen und positiven Ganzzahlen \(n\) ersetzt: +\begin{align*} + \sum_{n\, \text{gerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n \omega_m) t), \label{fm:eq:gerade} -\] -dabei gehen nun die Terme von \(-\infty \to \infty\), dabei bleibt n Ganzzahlig. - +\end{align*} +%---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- \subsubsection{Sin-Teil} Nun zum zweiten Teil des Term \eqref{fm:eq:start}, den Sin-Teil -\[ +\begin{align*} + s(t) + &= -\sin(\omega_c t)\cdot\sin(\beta\sin(\omega_m t)). -\] +\end{align*} Dieser wird mit der \eqref{fm:eq:besselid2} Besselindentität zu \begin{align*} - -\sin(\omega_c t) \cdot \bigg[ 2 \sum_{k=0}^\infty(-1)^k \cdot J_{ 2k + 1}(\beta) \cos(( 2k + 1) \omega_m t) \bigg] + s(t) + &= + -\sin(\omega_c t) \cdot \bigg[ 2 \sum_{k=0}^\infty J_{ 2k + 1}(\beta) \cos(( 2k + 1) \omega_m t) \bigg] \\ - = - (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \underbrace{2\sin(\omega_c t)\cos((2k+1)\omega_m t)}_{\text{Additionstheorem}}. + &= + \sum_{k=0}^\infty -1 \cdot J_{2k+1}(\beta) 2\sin(\omega_c t)\cos((2k+1)\omega_m t). +\end{align*} +Da \(2k + 1\) alle ungeraden positiven Ganzzahlen entspricht wird es durch \(n\) ersetzt. +Wird die Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid3} gebraucht, so ersetzten wird \(J_{-n}(\beta) = -1\cdot J_n(\beta)\) ersetzt: +\begin{align*} + s(t) + &= + \sum_{n=0}^\infty J_{-n}(\beta) \underbrace{2\sin(\omega_c t)\cos(n \omega_m t)}_{\text{Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth3}}}. \end{align*} -Auch hier wird ein Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth3} gebraucht, dabei ist \(A = \omega_c t\) und \(B = (2k+1)\omega_m t \), -somit wird daraus +Auch hier wird ein Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth3} gebraucht, dabei ist \(A = \omega_c t\) und \(B = n \omega_m t \), +somit wird daraus: \begin{align*} - (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - (2k+1)\omega_m) t)} \,-\, \cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t) \} + s(t) + &= + \sum_{n=0}^\infty J_{-n}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - n\omega_m) t)} \,-\, \cos((\omega_c + n\omega_m) t) \} \\ - = - (-1)^k \cdot -\sum_{k=- \infty}^{-1} J_{2k+1}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c + (2k+1)\omega_m) t)} - \,-\, (-1)^k \cdot -\sum_{k=0}^\infty J_{2k+1}(\beta) \cos((\omega_c + (2k+1)\omega_m) t) + &= + \sum_{n=- \infty}^{0} J_{n}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c + n \omega_m) t)} + \,-\, \sum_{n=0}^\infty J_{-n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t) \end{align*} -dieser Term. -Zusätzlich dabei noch die letzte Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid3} brauchen, ist bei allen ungeraden negativen \(n : J_{-n}(\beta) = -1\cdot J_n(\beta)\). -Somit wird neg.Teil zum Term -\[ - (-1)^k \cdot \sum_{k= \infty}^{1} -1 \cdot J_{2k+1}(\beta) \cos((\omega_c+(2k+1)\omega_m) t). -\] -TODO (jetzt habe ich zwei Summen die immer positiv sind? ) -Wenn dabei \(2k +1\) durch alle ungeraden Zahlen von \(-\infty \to \infty\) mit \(n\) substituiert vereinfacht sich die Summe zu +Auch hier wurde wieder eine zweite Summe \(\sum_{-\infty}^{-1}\) gebraucht um das Minus zu einem Plus zu wandeln. +Wenn \(n = 0 \) ist der Minuend gleich dem Subtrahend und somit dieser Teil \(=0\), das bedeutet \(n\) ended bei \(-1\) und started bei \(1\). +\begin{align*} + s(t) + &= + \sum_{n=- \infty}^{-1} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n \omega_m) t) + \underbrace{\,-\, \sum_{n=1}^\infty J_{-n}(\beta)} \cos((\omega_c + n\omega_m) t) +\end{align*} +Um aus diesem Subtrahend eine Addition zu kreiernen, wird die Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid3} gebraucht, +jedoch so \(-1 \cdot J_{-n}(\beta) = J_n(\beta)\) und daraus wird dann: +\begin{align*} + s(t) + &= + \sum_{n=- \infty}^{-1} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n \omega_m) t) + \,+\, \sum_{n=1}^\infty J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t) +\end{align*} +Da \(n\) immer ungerade ist und \(0\) nicht zu den ungeraden zahlen zählt, kann man dies so vereinfacht \[ - \sum_{n\, \text{ungerade}} -1 \cdot J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t). - \label{fm:eq:ungerade} + s(t) + = + \sum_{n\, \text{ungerade}} -1 \cdot J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t). + \label{fm:eq:ungerade} \] -Substituiert man nun noch \(n \text{mit} -n \) so fällt das \(-1\) weg. - +schreiben. +%------------------------------------------------------------------------------------------ \subsubsection{Summe Zusammenführen} Beide Teile \eqref{fm:eq:gerade} Gerade \[ @@ -151,10 +183,9 @@ ergeben zusammen \] Somit ist \eqref{fm:eq:proof} bewiesen. \newpage - -%---------------------------------------------------------------------------- +%----------------------------------------------------------------------------------------- \subsection{Bessel und Frequenzspektrum} -Um sich das ganze noch einwenig Bildlicher vorzustellenhier einmal die Besselfunktion \(J_{k}(\beta)\) in geplottet. +Um sich das ganze noch einwenig Bildlicher vorzustellenhier einmal die Bessel-Funktion \(J_{k}(\beta)\) in geplottet. \begin{figure} \centering \input{papers/fm/Python animation/bessel.pgf} @@ -168,7 +199,7 @@ Nun einmal das Modulierte FM signal im Frequenzspektrum mit den einzelen Summen TODO Hier wird beschrieben wie die Bessel Funktion der FM im Frequenzspektrum hilft, wieso diese gebrauch wird und ihre Vorteile. \begin{itemize} - \item Zuerest einmal die Herleitung von FM zu der Besselfunktion + \item Zuerest einmal die Herleitung von FM zu der Bessel-Funktion \item Im Frequenzspektrum darstellen mit Farben, ersichtlich machen. \item Parameter tuing der Trägerfrequenz, Modulierende frequenz und Beta. \end{itemize} -- cgit v1.2.1 From e63dbdeedff258f834311a449d935e7945d6c9db Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joshua Baer Date: Tue, 16 Aug 2022 10:28:32 +0200 Subject: signal m draw --- buch/papers/fm/03_bessel.tex | 8 ++++---- 1 file changed, 4 insertions(+), 4 deletions(-) (limited to 'buch/papers/fm/03_bessel.tex') diff --git a/buch/papers/fm/03_bessel.tex b/buch/papers/fm/03_bessel.tex index 5f85dc6..45f2dfd 100644 --- a/buch/papers/fm/03_bessel.tex +++ b/buch/papers/fm/03_bessel.tex @@ -157,14 +157,14 @@ jedoch so \(-1 \cdot J_{-n}(\beta) = J_n(\beta)\) und daraus wird dann: \sum_{n=- \infty}^{-1} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n \omega_m) t) \,+\, \sum_{n=1}^\infty J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t) \end{align*} -Da \(n\) immer ungerade ist und \(0\) nicht zu den ungeraden zahlen zählt, kann man dies so vereinfacht +Da \(n\) immer ungerade ist und \(0\) nicht zu den ungeraden Zahlen zählt, kann man dies so vereinfacht \[ s(t) = - \sum_{n\, \text{ungerade}} -1 \cdot J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t). + \sum_{n\, \text{ungerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n\omega_m) t). \label{fm:eq:ungerade} \] -schreiben. +, mit allen positiven und negativen Ganzzahlen schreiben. %------------------------------------------------------------------------------------------ \subsubsection{Summe Zusammenführen} Beide Teile \eqref{fm:eq:gerade} Gerade @@ -179,7 +179,7 @@ ergeben zusammen \[ \cos(\omega_ct+\beta\sin(\omega_mt)) = - \sum_{k= -\infty}^\infty J_{k}(\beta) \cos((\omega_c+k\omega_m)t). + \sum_{k= -\infty}^\infty J_{n}(\beta) \cos((\omega_c+ n\omega_m)t). \] Somit ist \eqref{fm:eq:proof} bewiesen. \newpage -- cgit v1.2.1 From afb21283eeaa8178fbf1890212e177aa05a92c1b Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joshua Baer Date: Tue, 16 Aug 2022 16:57:02 +0200 Subject: started e littel bit --- buch/papers/fm/03_bessel.tex | 25 ++++++++++++++++++------- 1 file changed, 18 insertions(+), 7 deletions(-) (limited to 'buch/papers/fm/03_bessel.tex') diff --git a/buch/papers/fm/03_bessel.tex b/buch/papers/fm/03_bessel.tex index 45f2dfd..3c2cb71 100644 --- a/buch/papers/fm/03_bessel.tex +++ b/buch/papers/fm/03_bessel.tex @@ -67,7 +67,7 @@ Mit dem \eqref{fm:eq:addth1} wird aus dem modulierten Signal = \cos(\omega_c t + \beta\sin(\omega_mt)) = - \cos(\omega_c t)\cos(\beta\sin(\omega_m t))-\sin(\omega_ct)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). + \cos(\omega_c t)\cos(\beta\sin(\omega_m t)) - \sin(\omega_ct)\sin(\beta\sin(\omega_m t)). \label{fm:eq:start} \] %----------------------------------------------------------------------------------------------------------- @@ -89,23 +89,34 @@ mit hilfe der Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid1} zum \end{align*} %intertext{} Funktioniert nicht. wobei mit dem Additionstheorem \eqref{fm:eq:addth2} \(A = \omega_c t\) und \(B = 2k\omega_m t \) ersetzt wurden. +Nun kann die Summe in zwei Summen \begin{align*} c(t) &= - J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \{ \underbrace{\cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)} \,+\, \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} + J_0(\beta) \cdot \cos(\omega_c t) + \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta) \cos((\omega_c - 2k \omega_m) t) \,+\, \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \} \\ &= - \sum_{k=-\infty}^{-1} J_{2k}(\beta) \overbrace{\cos((\omega_c +2k \omega_m) t)} - \,+\,J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t+ 2\cdot0 \omega_m) + \sum_{k=\infty}^{1} J_{2k}(\beta) \underbrace{\cos((\omega_c - 2k \omega_m) t)} + \,+\,J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t) \,+\, \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta)\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) \end{align*} -wird. -Das Minus im Ersten Term wird zur negativen Summe \(\sum_{-\infty}^{-1}\) ersetzt. -Da \(2k\) immer gerade ist, wird es durch alle negativen und positiven Ganzzahlen \(n\) ersetzt: +aufgeteilt werden. +Wenn bei der ersten Summe noch \(k\) von \(-\infty \to -1\) läuft, wird diese summe zu \(\sum_{k=-1}^{-\infty} J_{-2k}(\beta) {\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t)} \) +Zudem kann die Besselindentität \eqref{fm:eq:besselid3} gebraucht werden. \(n \) wird mit \(2k\) ersetzt, da dies immer gerade ist so gilt: \(J_{-n}(\beta) = J_n(\beta)\) +Somit bekommt man zwei gleiche Summen +\begin{align*} + c(t) + &= + \sum_{k=-\infty}^{-1} J_{2k}(\beta) \cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) + \,+\,J_0(\beta)\cdot \cos(\omega_c t+ 2 \cdot 0 \omega_m) + \,+\, \sum_{k=1}^\infty J_{2k}(\beta)\cos((\omega_c + 2k \omega_m) t) +\end{align*} +Diese können wir vereinfachter schreiben, \begin{align*} \sum_{n\, \text{gerade}} J_{n}(\beta) \cos((\omega_c + n \omega_m) t), \label{fm:eq:gerade} \end{align*} +da \(2k\) für alle negativen, wie positiven geraden Zahlen zählt. %---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- \subsubsection{Sin-Teil} Nun zum zweiten Teil des Term \eqref{fm:eq:start}, den Sin-Teil -- cgit v1.2.1