簡単な周波数解析（例：矩形波の高調波）

- 2025/12/8 -

簡単な周波数解析（例：矩形波の高調波）

矩形波は、デジタル回路やパルス信号の基本波形として広く使われるが、その周波数成分は非常に特徴的である。時間領域では、電圧が急激に立ち上がり・立ち下がりを繰り返す波形として観測される。これをFFTで周波数領域に変換すると、基本周波数に加えて奇数倍の高調波が多数含まれていることがわかる。

例えば、1kHzの矩形波をFFT解析すると、1kHz（基本波）に加えて、3kHz、5kHz、7kHz…といった奇数次高調波が減衰しながら並ぶ。この構造により、矩形波は急峻なエッジを形成し、高速スイッチング回路やデジタル信号の特徴を表している。

高調波の強さや分布を見ることで、フィルタ回路の効果、信号の丸まり具合、帯域幅の不足による波形劣化などを判断できる。また、不要な高調波が多い場合はノイズ発生やEMIの原因となるため、周波数解析は設計や評価において非常に有効である。矩形波を例にした高調波の理解は、周波数領域の基礎学習として最適である。