شكل الموجة

في الإلكترونيات والصوتيات والمجالات ذات الصلة، يُعرَّف شكل الموجة للإشارة بأنه شكل الرسم البياني الخاص بها كدالة للزمن، بغض النظر عن مقياس الزمن أو السعة أو أي إزاحة زمنية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} تتكرر الموجات الدورية بانتظام بفترة ثابتة . ويمكن استخدام هذا المصطلح أيضًا للإشارات غير الدورية أو غير المنتظمة، مثل النبضات والترددات المتغيرة . ^{[ 3 ]}

في مجال الإلكترونيات، يُستخدم هذا المصطلح عادةً للإشارة إلى الفولتية أو التيارات أو المجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة مع الزمن . أما في مجال الصوتيات، فيُستخدم عادةً للإشارة إلى الأصوات الدورية الثابتة ، أي تغيرات الضغط في الهواء أو غيره من الأوساط. في هذه الحالات، يُعد شكل الموجة سمةً مستقلةً عن تردد الإشارة أو سعتها أو إزاحة طورها .

يمكن تصوير شكل الموجة للإشارة الكهربائية باستخدام راسم الإشارة أو أي جهاز آخر قادر على التقاط قيمتها ورسمها بيانيًا في أوقات مختلفة، مع استخدام مقاييس مناسبة على محوري الزمن والقيمة. يُعدّ جهاز تخطيط كهربية القلب جهازًا طبيًا لتسجيل شكل الموجة للإشارات الكهربائية المرتبطة بنبضات القلب ؛ ولهذا الشكل قيمة تشخيصية هامة . أما مولدات الموجات ، التي تُخرج جهدًا أو تيارًا دوريًا بأحد أشكال الموجات المتعددة، فهي أداة شائعة في مختبرات وورش الإلكترونيات.

يؤثر شكل الموجة الصوتية الدورية الثابتة على جودة الصوت . يمكن لأجهزة المزج ولوحات المفاتيح الحديثة توليد أصوات ذات أشكال موجية معقدة متعددة. ^{[ 1 ]}

تتضمن الأمثلة البسيطة للأشكال الموجية الدورية ما يلي، حيث${\displaystyle t}$الوقت​​${\displaystyle \lambda }$هو الطول الموجي ،${\displaystyle a}$السعة و​${\displaystyle \phi }$المرحلة :​

• موجة جيبية :${\textstyle (t,\lambda ,a,\phi )=a\sin {\frac {2\pi t-\phi }{\lambda }}.}$تتبع سعة شكل الموجة دالة جيبية مثلثية بالنسبة للزمن.
• الموجة المربعة :${\textstyle (t,\lambda ,a,\phi )={\begin{cases}a,(t-\phi ){\bmod {\lambda }}<{\text{duty}}\\-a,{\text{otherwise}}\end{cases}}.}$يُستخدم هذا الشكل الموجي عادةً لتمثيل المعلومات الرقمية. تحتوي الموجة المربعة ذات الفترة الثابتة على توافقيات فردية تتناقص بمعدل -6  ديسيبل/أوكتاف.
• موجة مثلثة :${\textstyle (t,\lambda ,a,\phi )={\frac {2a}{\pi }}\arcsin \sin {\frac {2\pi t-\phi }{\lambda }}.}$يحتوي على توافقيات فردية تتناقص بمعدل -12  ديسيبل/أوكتاف.
• موجة سن المنشار :${\textstyle (t,\lambda ,a,\phi )={\frac {2a}{\pi }}\arctan \tan {\frac {2\pi t-\phi }{2\lambda }}.}$يشبه هذا شكل أسنان المنشار. ويُستخدم غالبًا في قواعد التوقيت لمسح العرض. كما يُستخدم كنقطة بداية للتوليف الطرحي ، حيث تحتوي موجة سن المنشار ذات الفترة الثابتة على توافقيات فردية وزوجية تتناقص بمعدل -6 ديسيبل /أوكتاف.

تصف متسلسلة فورييه تحليل الموجات الدورية، بحيث يمكن تكوين أي موجة دورية من خلال مجموع مجموعة (قد تكون لانهائية) من المكونات الأساسية والتوافقية. ويمكن تحليل الموجات غير الدورية ذات الطاقة المحدودة إلى موجات جيبية باستخدام تحويل فورييه .

تُسمى الأشكال الموجية الدورية الأخرى غالبًا بالأشكال الموجية المركبة، ويمكن وصفها غالبًا بأنها مزيج من عدد من الموجات الجيبية أو وظائف أساسية أخرى مضافة معًا.

• مولد أشكال موجية عشوائية
• الموجة الحاملة
• عامل القمة
• شكل الموجة المستمر
• ظرف (موسيقى)
• مجال التردد
• تعديل إزاحة الطور
• محلل الطيف
• شاشة عرض الموجة
• عارض الموجات
• حزمة الموجات

• يوتشوان وي، تشيشان تشانغ. تحليل الموجات الشائعة: تعميم جديد وعملي لتحليل فورييه. سبرينغر الولايات المتحدة، 31 أغسطس 2000
• هاو هي، جيان لي ، وبيتري ستويكا . تصميم شكل الموجة لأنظمة الاستشعار النشطة: منهج حسابي . مطبعة جامعة كامبريدج، 2012.
• سولومون دبليو. غولومب، وغوانغ غونغ . تصميم الإشارات لتحقيق ارتباط جيد: للاتصالات اللاسلكية، والتشفير، والرادار . مطبعة جامعة كامبريدج، 2005.
• جايانت، نوجيهالي إس ونول، بيتر. الترميز الرقمي للأشكال الموجية: المبادئ والتطبيقات على الكلام والفيديو . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي، 1984.
• م. سلطاناليان. تصميم الإشارات للاستشعار النشط والاتصالات . أطروحات جامعة أوبسالا من كلية العلوم والتكنولوجيا (مطبوعة بواسطة Elanders Sverige AB)، 2014.
• نداف ليفانون، وإيلي موزيسون. إشارات الرادار. Wiley.com، 2004.
• جيان لي، وبيتري ستويكا، محرران. تشكيل الحزمة التكيفي القوي. نيو جيرسي: جون وايلي، 2006.
• فولفيو جيني، أنطونيو دي مايو، ولي باتون، محرران. تصميم شكل الموجة وتنوعها لأنظمة الرادار المتقدمة. مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا، 2012.
• بينيديتو، جيه جيه؛ كونستانتينيديس، آي؛ رانغاسوامي، إم. (2009). "أشكال الموجات المشفرة طوريًا وتصميمها". مجلة معالجة الإشارات IEEE . 26 (1): 22. Bibcode : 2009ISPM...26...22B . doi : 10.1109/MSP.2008.930416 .

• مجموعة من أشكال الموجات أحادية الدورة مأخوذة من مصادر مختلفة