巴特沃斯滤波器英文解释翻译、巴特沃斯滤波器的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 Butterworth filter

分词翻译：

巴的英语翻译：

bar; be close to; cling to; hope earnestly
【化】 bar
【医】 bar

特的英语翻译：

especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex

沃的英语翻译：

fertile; irrigate; rich

斯的英语翻译：

this
【化】 geepound

滤波器的英语翻译：

filter; rejector
【化】 filter

专业解析

巴特沃斯滤波器（Butterworth Filter）是一种在电子工程和信号处理领域广泛使用的线性模拟滤波器设计。其名称源于英国工程师斯蒂芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth），他在1930年发表的论文中首次描述了这种滤波器。以下从汉英对照和技术角度进行详细解释：

一、核心定义与特性

汉英对照
- 中文术语：巴特沃斯滤波器（Bātèwòsī Lǜbōqì）
- 英文术语：Butterworth Filter
- 核心特性：最大平坦幅度响应（Maximally Flat Magnitude Response），即在通带内频率响应尽可能平坦，无纹波（ripple）。
数学表达
其传递函数在频域中的幅度响应为：

$$ |H(jomega)| = frac{1}{sqrt{1 + left(frac{omega}{omega_c}right)^{2n}}} $$

其中：
- (omega_c) 为截止频率（cutoff frequency），
- (n) 为滤波器阶数（order），阶数越高，过渡带越陡峭。

二、技术特点

通带平坦性
在通带（passband）内，幅度响应曲线无波动，适用于对信号保真度要求高的场景，如音频处理和生物医学信号采集。

过渡带特性
阶数 (n) 决定过渡带（transition band）的陡峭程度，但相比切比雪夫或椭圆滤波器，其过渡带较宽，阻带（stopband）衰减较慢。

相位响应
非线性相位响应可能导致信号相位失真，需通过级联全通滤波器校正。

三、设计参数

参数	英文	作用
截止频率	Cutoff Frequency	定义通带与阻带边界（-3 dB点）
滤波器阶数	Filter Order ((n))	控制过渡带斜率与阻带衰减
通带纹波	Passband Ripple	巴特沃斯设计中恒为0（无纹波）
阻带衰减	Stopband Attenuation	随频率升高缓慢增加

四、典型应用场景

信号预处理
用于去除传感器信号中的高频噪声（如ECG心电图基线校正）。

音频工程
在扬声器分频器和均衡器中保持音色自然度。

图像处理
低通滤波用于抑制图像噪点，高通滤波增强边缘特征。

五、与其他滤波器的对比

滤波器类型	通带纹波	阻带衰减	过渡带速度	相位线性
巴特沃斯	无	中等	较慢	非线性
切比雪夫I型	有	高	快	非线性
椭圆滤波器	有	最高	最快	非线性

参考文献与权威来源

Butterworth, S. (1930). On the Theory of Filter Amplifiers. Wireless Engineer, 7: 536–541. 原始论文摘要
IEEE标准定义：IEEE 100 Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms. IEEE Xplore
信号处理应用：Oppenheim, A. V., & Schafer, R. W. (2010). Discrete-Time Signal Processing. Pearson. 教材链接
维基百科权威条目：Butterworth Filter. Wikipedia

（注：以上链接为真实来源，内容需结合具体上下文引用。）

网络扩展解释

巴特沃斯滤波器（Butterworth Filter）是一种以最大平坦频率响应为特点的电子滤波器，由英国工程师斯蒂芬·巴特沃斯于1930年首次提出。以下从多个维度详细解释其含义和特性：

一、核心特性

最大平坦响应
在通频带内，其幅度响应曲线无纹波且尽可能平坦，阻频带则呈单调衰减趋势。这一特性使其在需要保留信号原始幅度的应用中（如生物医学信号处理）尤为适用。
数学表达
滤波器的传递函数与阶数相关，N阶低通滤波器的幅度平方响应为： $$ |H(omega)| = frac{1}{1 + left(frac{omega}{omega_c}right)^{2N}} $$ 其中，(omega_c)为截止频率，阶数(N)越高，阻带衰减越快，但通带与阻带之间的过渡带也越宽。

二、优缺点

优点
- 设计简单，性能稳定，元件品质因数（Q值）要求较低，易于物理实现；
- 适用于对相位失真敏感的场景，如音频处理。
缺点
过渡带较宽，与切比雪夫或椭圆滤波器相比，在相同阶数下阻带抑制能力较弱。

三、应用领域

信号去噪：如电动机测试中消除高频干扰；
通信系统：用于频带分离和信号调制；
数字处理工具：SciPy等科学计算库提供巴特沃斯滤波器设计接口，支持Python实现实时滤波。

四、设计实现示例（Python）

通过SciPy库可快速设计并应用该滤波器：

from scipy.signal import butter, filtfilt
# 设计4阶低通滤波器，截止频率100Hz
b, a = butter(N=4, Wn=100, fs=1000, btype='low')
filtered_signal = filtfilt(b, a, raw_signal)

扩展阅读

如需了解不同滤波器类型（如切比雪夫、椭圆）的对比，或具体电路设计方法，可参考相关学术文献或工具文档。