低通濾波器英文解釋翻譯、低通濾波器的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 low pass filter

分詞翻譯：

低的英語翻譯：

hang down; low; lowness
【醫】 hyp-; hypo-

通的英語翻譯：

all; authority; connect; general; go to; notify; open; through; understand
whole
【醫】 make; per-

濾波器的英語翻譯：

filter; rejector
【化】 filter

專業解析

低通濾波器（Low-Pass Filter, LPF）是一種允許低頻信號通過，同時衰減高頻信號的電子電路或算法。其核心功能是抑制高于截止頻率（Cut-off Frequency）的信號分量，保留有用低頻信息，在信號處理、通信和控制系統中有廣泛應用。

一、術語定義與工作原理

漢英對照定義
- 中文：低通濾波器（Dītōng Lǜbōqì）
- 英文：Low-Pass Filter (LPF)
  指通帶（Passband）為低頻範圍（通常從0 Hz至截止頻率），阻帶（Stopband）為高頻範圍的濾波器。
工作原理
通過電容、電感或運算放大器等元件構建阻抗網絡，對輸入信號進行頻率選擇性衰減。例如：
- RC低通濾波器：由電阻（R）和電容（C）組成，截止頻率公式為：
  $$f_c = frac{1}{2pi RC}$$
  
  當信號頻率 (f > f_c) 時，輸出幅度顯著下降。

二、核心參數與分類

關鍵參數
- 截止頻率（(f_c)）：信號衰減至-3dB（約70.7%幅度）的頻率點。
- 滾降斜率（Roll-off）：阻帶衰減速率，單位dB/十倍頻程（dB/decade），如一階濾波器斜率為-20dB/decade。

主要類型

類型	特點	應用場景
無源濾波器	僅含R、L、C元件，無需外部電源	電源噪聲抑制
有源濾波器	含運算放大器，可放大信號并提高Q值	音頻信號處理
數字濾波器	基于算法（如FIR、IIR）實現	數字通信系統

三、典型應用場景

信號去噪
在傳感器信號調理中，抑制高頻幹擾（如50Hz工頻噪聲）。

音頻處理
限制揚聲器高頻響應，保護高音單元并優化音質（如分頻器設計）。

圖像處理
作為空間域濾波器，實現圖像模糊（如高斯低通濾波）以降低噪點。

四、權威參考文獻

基礎理論
IEEE标準定義：《IEEE Standard for Filter Terminology》。

電路設計指南
《Electronic Filter Design Handbook》 by Arthur B. Williams (McGraw-Hill)。

數字實現方法
Oppenheim, A. V.《Discrete-Time Signal Processing》。

來源說明：

Wikipedia: Low-pass filter

All About Circuits: Passive Low Pass Filters

IEEE Xplore: Filter Terminology Standard

MIT OpenCourseWare: Signal Processing

網絡擴展解釋

低通濾波器（Low-Pass Filter，LPF）是一種允許低頻信號通過，同時衰減或阻止高頻信號的裝置或算法。它在信號處理、電子工程、通信等領域廣泛應用，核心作用是保留信號中的“主要成分”或消除高頻幹擾。

1. 基本工作原理

頻率選擇：根據信號頻率進行篩選，僅允許頻率低于某一阈值（即截止頻率）的成分通過。
衰減特性：高頻信號在截止頻率以上會被逐漸削弱，衰減速率由濾波器的設計決定（如每十倍頻衰減幅度）。

2. 主要類型

(1) 模拟低通濾波器

由電阻（R）、電容（C）、電感（L）等元件構成：
- RC低通濾波器：最簡單的一階濾波器，截止頻率公式為： $$ f_c = frac{1}{2pi RC} $$
- LC濾波器：通過電感與電容組合實現更陡峭的滾降。

(2) 數字低通濾波器

基于算法（如DSP或軟件）實現：
- FIR（有限脈沖響應）濾波器：通過加權輸入信號的當前和過去值輸出。
- IIR（無限脈沖響應）濾波器：包含反饋機制，可實現更高效的高頻衰減。

3. 關鍵參數

截止頻率（$f_c$）：信號衰減至-3dB（功率減半）時的頻率。
滾降率：衰減高頻信號的陡峭程度（如巴特沃斯濾波器滾降較平緩，橢圓濾波器滾降陡峭）。
通帶波紋：通帶内允許的信號波動幅度（切比雪夫濾波器有波紋，巴特沃斯無波紋）。

4. 典型應用場景

信號去噪：消除音頻、傳感器數據中的高頻幹擾。
圖像處理：模糊圖像以平滑邊緣或減少細節（如高斯模糊）。
通信系統：防止模數轉換（ADC）時的混疊現象。
音頻設備：限制揚聲器或耳機的高頻輸出，保護硬件。

5. 數學表達示例

以一階RC低通濾波器為例，其傳遞函數為： $$ H(s) = frac{1}{1 + RCs} $$ 其中，$s$為複頻率變量，$R$為電阻值，$C$為電容值。時域中的響應為指數衰減曲線。

低通濾波器通過“篩選頻率”來優化信號質量，具體設計需權衡截止頻率、滾降速度和相位響應等參數。它在電子電路設計、音頻處理、圖像分析等領域是不可或缺的基礎工具。