ButterworthFilterModel

ButterworthFilterModel[n]

n 次でカットオフ周波数が1のローパスバターワース(Butterworth)フィルタを与える.

ButterworthFilterModel[{n,ωc}]

カットオフ周波数 ωcを使う.

ButterworthFilterModel[{"type",spec}]

指定されたパラメータ spec を使って指定された"type"のフィルタを作る.

ButterworthFilterModel[{"type",spec},var]

変数 var によってモデルを表す.

詳細

  • ButterworthFilterModelはフィルタをTransferFunctionModelとして与える.
  • ButterworthFilterModel[{n,ω}]は,周波数 ω での減衰がのローパスフィルタを返す.
  • ButterworthFilterModel[n]はカットオフ周波数1を使う.
  • ローパスフィルタ指定{"type",spec}には以下のすべての形が使える.
  • {"Lowpass",n}カットオフ周波数1の n 次ローパスフィルタ
    {"Lowpass",n,ωp}カットオフ周波数 ωpを使う
    {"Lowpass",{ωp,ωs},{ap,as}}パスバンドとストップバンドの周波数と減衰を与える完全フィルタ指定を使う
  • ハイパスフィルタ指定
  • {"Highpass",n}カットオフ周波数1のハイパスフィルタ
    {"Highpass",n,ωp}カットオフ周波数 ωpを使う
    {"Highpass",{ωs,ωp},{as,ap}}完全フィルタ指定
  • バンドパスフィルタ指定
  • {"Bandpass",n,{ωp1,ωp2}}パスバンド周波数 ωp1および ωp2のバンドパスフィルタ
    {"Bandpass",n,{{ω,q}}}中心周波数 ω,Q値 q を使う
    {"Bandpass",{ωs1,ωp1,ωp2,ωs2},{as,ap}}完全フィルタ指定
  • バンドストップフィルタ指定
  • {"Bandstop",n,{ωp1,ωp2}}パスバンド周波数 ωp1および ωp2のバンドストップフィルタ
    {"Bandstop",n,{{ω,q}}}中心周波数 ω,Q値 q を使う
    {"Bandstop",{ωp1,ωs1,ωs2,ωp2},{ap,as}}完全フィルタ指定
  • apasはそれぞれパスバンドとストップバンドの減衰の絶対値である.
  • ゲイン比が のとき,減衰は である.
  • Q値 qとして定義される.はバンドパスフィルタあるいはバンドストップフィルタの中心周波数である.q の値が大きいとフィルタは狭くなる.

例題

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  (2)

カットオフ周波数 での三次バターワースフィルタモデル:

フィルタのボード線図:

完全指定を使ったローパスのバターワースフィルタ:

理想的なフィルタの特徴を示すフィルタの振幅特性:

スコープ  (6)

カットオフ周波数が ω の三次記号ローパスバターワースフィルタ:

カットオフ周波数 を使う:

完全指定を使った同じフィルタ:

カットオフ周波数10で次数3のハイパスバターワースフィルタを作る:

完全指定を使った同じフィルタ:

パスバンド周波数 および ,次数3の減衰を使って"Bandpass"フィルタを作る:

中心周波数とQ値指定{{ω,q}}を使った同じフィルタ:

完全指定を使った同じフィルタ:

バンドストップバターワースフィルタを作る:

モデルの厳密計算:

精度24でのモデルの計算:

変数sを使ってフィルタモデルを作る:

アプリケーション  (6)

ローパスバターワースフィルタを作る:

高周波数ノイズを正弦波信号からフィルタアウトする:

バターワースフィルタ位相は,応答をArg[tf[ω ]]分シフトする.ただし,ω は入力正弦曲線の周波数である:

位相シフトについて修正する:

ローパスのプロトタイプからハイパスバターワースフィルタを作る:

低周波数正弦波を入力からフィルタアウトする:

次のパスバンド周波数,ストップバンド周波数,減衰を満足するバターワース近似を使ってデジタルFIRローパスフィルタを設計する:

サンプリング周期1を仮定してこれと等価なアナログ周波数を得る:

アナログバターワース伝達関数を計算する:

離散時間モデルに変換する:

離散時間バターワースIIRフィルタのFIR近似を行う.

ローパスデジタルバターワースフィルタを実装する:

離散時間バターワースフィルタのインパルス応答から希望数のFIRサンプルを得る:

FIRフィルタをプロットする:

バターワースフィルタのバターワース近似を使って金融データを平滑化する:

ローパスバターワースフィルタを使って画像にフィルタをかける:

ハイパスバターワースフィルタを使って画像にフィルタをかける:

特性と関係  (9)

ストップバンド減衰は,次数 が増えるにつれて10年間に 倍で増加する:

"Bandpass"フィルタのパスバンド幅は品質因子 q が大きくなるにつれて小さくなる:

三次ローパスバターワースフィルタの位相応答:

他のフィルタ次数の位相応答と比較する:

いくつかの品質因子についての"Bandpass"フィルタの位相応答:

バターワース多項式の次数を抽出する:

ローパスおよびハイパスについてのバターワース多項式の次数は指定された次数と同じである:

バンドパスおよびバンドストップのフィルタ次数は与えられた次数の2倍である:

伝達関数の分母にバターワース多項式を示す:

分母の根について解いてバターワースフィルタの極を求める:

TransferFunctionPolesを使って極を抽出する:

バターワースフィルタの極をプロットする:

ローパスデジタルバターワースフィルタを実装する:

デジタルバターワースフィルタの極をプロットする:

ローパスのプロトタイプを使ってハイパスフィルタを作る:

Wolfram Research (2012), ButterworthFilterModel, Wolfram言語関数, https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html (2016年に更新).

テキスト

Wolfram Research (2012), ButterworthFilterModel, Wolfram言語関数, https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html (2016年に更新).

CMS

Wolfram Language. 2012. "ButterworthFilterModel." Wolfram Language & System Documentation Center. Wolfram Research. Last Modified 2016. https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html.

APA

Wolfram Language. (2012). ButterworthFilterModel. Wolfram Language & System Documentation Center. Retrieved from https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html

BibTeX

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BibLaTeX

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