方波英文解釋翻譯、方波的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 square wave

分詞翻譯：

方的英語翻譯：

direction; power; side; square

波的英語翻譯：

wave
【化】 wave
【醫】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave

專業解析

方波（Square Wave）是一種在電子工程、信號處理及相關領域廣泛使用的基本周期波形。其核心特征在于電壓或電流在兩個離散值（通常是高電平和低電平）之間瞬時切換，形成類似“方形”的波形圖案。

從漢英詞典角度，其對應關系為：

中文術語：方波
英文術語：Square Wave

一、核心定義與特征

波形形态：方波在一個周期内，信號在最大值（如 +A）和最小值（如 -A 或 0）之間瞬時或極短時間内完成跳變，并在每個電平上保持一段持續時間相等的穩定值（理想情況下）。這使得其波形呈現明顯的“方形”邊緣。
關鍵參數：
- 幅度 (Amplitude)：高電平與低電平之間的差值。
- 周期 (Period, T)：波形重複一次所需的時間。
- 頻率 (Frequency, f)：單位時間内完成的周期數，f = 1/T。
- 占空比 (Duty Cycle, D)：高電平持續時間占整個周期的百分比。理想對稱方波的占空比為50%。當占空比不為50%時，通常稱為矩形波 (Rectangular Wave)，方波是矩形波的一個特例。
數學描述 (傅裡葉級數)：方波可以分解為無窮多個正弦諧波的疊加，其中僅包含基頻的奇數次諧波。一個幅度為A、周期為T的理想對稱方波（占空比50%）的傅裡葉級數展開式為： $$ x(t) = frac{4A}{pi} sum_{k=1}^{infty} frac{sin(2pi(2k-1)ft)}{2k-1} $$ 其中 f 是基頻（f=1/T）。

二、重要特性

躍變時間 (Rise/Fall Time)：實際物理系統中，信號無法實現真正的瞬時跳變。信號從低電平跳變到高電平所需時間稱為上升時間，反之稱為下降時間。高速數字電路設計中，躍變時間是一個關鍵參數。
諧波豐富性：由于其陡峭的邊沿，方波包含了豐富的高頻奇次諧波成分。這使得它在測試放大器、濾波器等電路的頻率響應和瞬态特性時非常有用，但也容易引起電磁幹擾問題。
直流分量：對稱方波（占空比50%）的平均值為零，即不含直流分量。非對稱方波則具有非零的平均值（直流分量）。

三、主要應用領域

數字電路與時鐘信號：方波是數字電子系統的基石，最典型的應用是作為時鐘信號 (Clock Signal)，用于同步數字電路中各部分的時序操作（如CPU、存儲器）。其高低電平直接對應邏輯“1”和“0”。
脈沖寬度調制 (PWM)：通過改變方波的占空比（而非頻率），可以控制輸送到負載的平均功率。廣泛應用于電機調速、LED調光、開關電源等領域。
測試與測量：作為标準測試信號，用于評估放大器的轉換速率、建立時間，以及濾波器的瞬态響應和頻率響應特性。
信號合成：方波是音樂合成中常用的基礎波形之一，産生具有豐富泛音的獨特音色。

參考資料來源：

維基百科 - 方波 (提供基礎定義、數學描述與應用概述)： https://en.wikipedia.org/wiki/Square_wave
Horowitz and Hill, The Art of Electronics (電子學經典教材) (深入講解方波特性、參數、在數字電路和PWM中的應用及實際考量如躍變時間)： Cambridge University Press.
IEEE Transactions on Circuits and Systems (IEEE電路與系統彙刊) (刊載關于方波諧波分析、電路響應及相關理論研究的學術論文)： IEEE Xplore Digital Library.
National Instruments (NI) - Fundamentals of Digital Electronics (數字電子學基礎文檔) (闡述方波作為時鐘信號在數字系統中的核心作用及PWM原理)： https://www.ni.com/en-us/shop/labview.html (相關技術文檔通常在其支持或白皮書頁面)。

網絡擴展解釋

方波是一種常見的周期性波形，其特點是在兩個固定電平之間瞬時切換，形成類似矩形的波形。以下是其核心要點：

1. 基本定義

波形特征：高低電平持續時間相等（理想情況下），上升沿和下降沿近乎垂直，電平切換時間極短。
别名：也稱為矩形波，但嚴格來說，矩形波的占空比（高電平時間占比）不一定為50%，而方波特指占空比為50%的對稱波形。

2. 關鍵參數

周期與頻率：完成一次高低電平循環的時間為周期（T），頻率（f=1/T）表示每秒循環次數。
占空比：高電平時間占周期的比例，方波為50%，若占空比變化則稱為矩形波。
幅度：高低電平的電壓差，如0V到5V的方波。

3. 數學表示

方波可通過分段函數或傅裡葉級數描述：

分段函數： $$ x(t) = begin{cases} A & text{當 } 0 leq t < frac{T}{2}, -A & text{當 } frac{T}{2} leq t < T. end{cases} $$
傅裡葉展開：由無限奇次諧波正弦波疊加而成： $$ x(t) = frac{4A}{pi} sum_{n=1,3,5...}^{infty} frac{sin(2pi n ft)}{n} $$

4. 應用場景

數字電路：作為時鐘信號，同步邏輯電路操作。
通信系統：用于脈沖編碼調制（PCM）傳輸數字信號。
測試設備：通過諧波豐富的特性檢測系統頻率響應。
電力電子：PWM控制電機速度或LED亮度。

5. 與其他波形的區别

正弦波：連續平滑變化，無諧波失真；方波含高頻諧波。
三角波：電平線性變化，能量集中在基頻；方波能量分散于各奇次諧波。

實際中方波無法完全理想化，因物理限制存在有限的上升/下降時間。理解其特性有助于在電子設計、信號處理中合理應用。