ButterworthFilterModel

ButterworthFilterModel[n]

创建阶数为 n、截止频率为 1 的低通 Butterworth 滤波器.

ButterworthFilterModel[{n,ωc}]

使用截止频率 ωc.

ButterworthFilterModel[{"type",spec}]

使用指定参数 spec 创建已知 "type" 的滤波器.

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

以变量 var 的形式表示模型.

更多信息

  • ButterworthFilterModelTransferFunctionModel 形式返回滤波器.
  • ButterworthFilterModel[{n,ω}] 返回频率 ω 处衰减量为(约为3 dB)的低通滤波器.
  • ButterworthFilterModel[n] 使用截止频率 1.
  • 低通滤波器规范 {"type",spec} 可以是以下任何形式之一:
  • {"Lowpass",n}阶数为 n、截止频率为1的低通滤波器
    {"Lowpass",n,ωp}使用截止频率 ωp
    {"Lowpass",{ωp,ωs},{ap,as}}使用完整滤波器规范,给出带通和带阻频率和衰减量
  • 高通滤波器规范:
  • {"Highpass",n}截止频率为1的高通滤波器
    {"Highpass",n,ωp}使用截止频率 ωp
    {"Highpass",{ωs,ωp},{as,ap}}完整滤波器规范
  • 带通滤波器规范:
  • {"Bandpass",n,{ωp1,ωp2}}带通频率为 ωp1ωp2 的带通滤波器
    {"Bandpass",n,{{ω,q}}}使用中心频率 ω 和质量因子 q
    {"Bandpass",{ωs1,ωp1,ωp2,ωs2},{as,ap}}完整滤波器规范
  • 带阻滤波器规范:
  • {"Bandstop",n,{ωp1,ωp2}}带通频率为 ωp1ωp2 的带阻滤波器
    {"Bandstop",n,{{ω,q}}}使用中心频率 ω 和质量因子 q
    {"Bandstop",{ωp1,ωs1,ωs2,ωp2},{ap,as}}完整滤波器规范
  • apas 分别是带通和带阻衰减量的绝对值.
  • 已知增益比率 ,衰减量为 .
  • 质量因子 q 定义为 ,其中 是带通或带阻滤波器的中心频率. q 值越高滤波器越窄.

范例

打开所有单元关闭所有单元

基本范例  (2)

处的截止频率下,三阶 Butterworth 滤波器模型:

滤波器的波特图:

使用完整规范的低通 Butterworth 滤波器:

滤波器的幅值响应表示出理想的滤波器特征:

范围  (6)

3 阶截止频率为 ω 的符号式低通巴特沃斯滤波器:

使用截止频率 :

使用完整规范进行相同的滤波:

创建截止频率为10的三阶高通 Butterworth 滤波器:

使用完整规范进行相同的滤波:

创建 "Bandpass" 滤波器,其中带通频率为 ,衰减阶数为 3:

使用指定中心频率和质量因子 {{ω,q}} 的相同滤波器:

使用完整规范的相同滤波器:

创建一个带阻 Butterworth 滤波器:

模型的精确计算:

精度为24,计算模型:

创建使用变量 s 的滤波器模型:

应用  (6)

创建低通 Butterworth 滤波器:

从正弦波信号滤波高频噪声:

Butterworth 滤波器相位把响应移动了 Arg[tf[ω ]],其中 ω 是输入正弦波的频率:

对于相位平移进行校正:

从低通原型系统创建高通 Butterworth 滤波器:

从输入低通滤波正弦波:

使用 Butterworth 近似设计一个符合下列传输频带和抑止频带的频率和信号衰减的数字 FIR 低通滤波器:

假设取样周期为 1,获取等价模拟频率:

计算模拟 Butterworth 转换函数:

转换为离散时间模型:

创建离散时间 Butterworth IIR 滤波器的 FIR 近似.

运行低通数字 Butterworth 滤波器:

从离散时间 Butterworth 滤波器的脉冲响应中获取 FIR 样本的所需数量:

绘制 FIR 滤波器:

使用 Butterworth 滤波器的 FIR 近似对金融数据进行平滑处理:

使用离散时间的低通 Butterworth 滤波器进行图像滤波:

使用高通 Butterworth 滤波器进行图像滤波:

属性和关系  (9)

随着阶数 的增加,带阻衰减每十年增加 个因子:

随着质量因子 q 的增加,"Bandpass" 滤波器的带通宽度降低:

三阶低通 Butterworth 滤波器的相位响应:

与不同滤波器阶数时的相位响应比较:

对于多个质量因子,"Bandpass" 滤波器的相位响应:

提取 Butterworth 多项式的阶数:

低通和高通的巴特沃斯多项式阶数与指定的阶数一致:

带通和带阻的滤波器阶数是给定阶数的两倍:

在传递函数的分母上显示 Butterworth 多项式:

通过求解分母的根得到 Butterworth 滤波器的极点:

TransferFunctionPoles 提取极点:

绘制 Butterworth 滤波器的极点:

执行低通数字 Butterworth 滤波器:

绘制数字 Butterworth 滤波器的极点:

使用低通原型创建高通滤波器:

Wolfram Research (2012),ButterworthFilterModel,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html (更新于 2016 年).

文本

Wolfram Research (2012),ButterworthFilterModel,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html (更新于 2016 年).

CMS

Wolfram 语言. 2012. "ButterworthFilterModel." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2016. https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html.

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Wolfram 语言. (2012). ButterworthFilterModel. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/ButterworthFilterModel.html 年

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