当前位置: 首页 > news >正文

【python】模拟巴特沃斯滤波器

巴特沃斯滤波器(Butterworth Filter),以其设计者斯蒂芬·巴特沃斯(Stephen Butterworth)的名字命名,是一种具有平滑频率响应的滤波器。这种滤波器在频域中具有非常平坦的无波纹响应,直到它达到截止频率,之后其响应逐渐下降。巴特沃斯滤波器是滤波器设计中非常受欢迎的一种,尤其是在对信号进行平滑处理时,它们能够最小化相位失真。

巴特沃斯滤波器的特点:

  1. 平滑无波纹的响应:在通过带(通带)内,巴特沃斯滤波器具有非常平坦的频率响应,没有切比雪夫滤波器那样的波纹。

  2. 最陡峭的过渡带:虽然巴特沃斯滤波器没有切比雪夫滤波器那样的陡峭过渡带,但它提供了平滑的过渡,这在某些应用中是有利的。

  3. 相位失真小:巴特沃斯滤波器在通带内的相位失真非常小,这使得它们非常适合于那些对相位失真敏感的应用。

  4. 阶数选择:巴特沃斯滤波器的阶数决定了滤波器在截止频率处衰减的速度。阶数越高,滤波器的过渡带就越陡峭,但同时系统将变得更加复杂。

设计参数:

  • 截止频率cutoff_frequency):这是滤波器开始显著衰减信号的频率点。在巴特沃斯滤波器设计中,这个频率是归一化的,即相对于Nyquist频率。

  • 滤波器阶数order):滤波器的阶数决定了滤波器的性能,包括其在截止频率处的衰减速度。阶数越高,滤波器的性能越好,但计算复杂度也越高。

  • 采样频率sampling_frequency):这是信号采样的频率,它决定了Nyquist频率,即采样频率的一半。

应用场景:

巴特沃斯滤波器广泛应用于需要平滑频率响应的场合,例如:

  • 音频和视频信号处理,以去除噪声和干扰。

  • 控制系统中,以实现平滑的信号过渡。

  • 生物医学信号处理,如脑电图(EEG)或心电图(ECG)信号的平滑。

注意事项:

设计巴特沃斯滤波器时,需要在滤波器的性能(如过渡带的陡峭程度)和复杂度(由阶数决定)之间做出权衡。此外,巴特沃斯滤波器在截止频率处的衰减不是最快的,因此在需要快速衰减的应用中可能不是最佳选择。

模拟代码:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import butter, freqz# 设计参数
cutoff_frequency = 0.2  # 归一化截止频率(0-1,相对于Nyquist频率)
order = 5  # 滤波器的阶数
sampling_frequency = 2 * np.pi  # 采样频率,与Nyquist频率一致# 计算归一化截止频率
nyquist_freq = sampling_frequency / 2
norm_cutoff = cutoff_frequency / nyquist_freq# 计算滤波器系数
b, a = butter(order, norm_cutoff, btype='low', analog=False)# 计算滤波器的频率响应
freq, response = freqz(b, a, 1000)# 将频率转换为Hz
freq_hz = freq * (0.5 / np.pi)# 绘制幅频响应
plt.figure(figsize=(10, 8))
plt.plot(freq_hz, 20 * np.log10(np.abs(response)), label='Butterworth Lowpass Filter')# 添加图例
plt.legend()# 添加标题和轴标签
plt.title('Butterworth Lowpass Filter Frequency Response')
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Magnitude (dB)')# 显示网格
plt.grid(True)# 显示图像
plt.show()

运行结果:

 

------------------------------

公众号:学IC的酱浦菌

知乎:学IC酱浦菌

今日头条:学IC的酱浦菌

CSDN:学IC的酱浦菌

这是一个喜欢研究技术的商业小天才,喜欢研究技术,对魔幻的互联网世界永远保持一颗敬畏之心!
------------------------------

相关文章:

【python】模拟巴特沃斯滤波器

巴特沃斯滤波器(Butterworth Filter),以其设计者斯蒂芬巴特沃斯(Stephen Butterworth)的名字命名,是一种具有平滑频率响应的滤波器。这种滤波器在频域中具有非常平坦的无波纹响应,直到它达到截止…...

面试题:简述Go的垃圾回收机制

Go的GC(Garbage Collection, 垃圾回收)机制主要是用来自动释放不再被程序使用的内存,以防止内存泄漏。Go的垃圾回收是并发的,也就是说,它在主程序运行的同时进行垃圾回收。 1. 标记清除(Mark and Sweep) Go的垃圾回收器主要使用的是标记清除…...

Vue、React实现excel导出功能(三种实现方式保姆级讲解)

第一种:后端返回文件流,前端转换并导出(常用,通常公司都是用这种方式) 第二种:纯后端导出(需要了解) 第三种:纯前端导出(不建议使用,数据处理放…...

初识C语言——第十六天

C语言中的语句结构类型:顺序/选择/循环 分支语句 if else switch 循环语句 while for do whlie goto语句 代码练习:找两个整数的最大公约数和最小公倍数 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <stdio.h>//int main() //{ // int age 60; // if (ag…...

Vue的省份联动

Vue的省份联动 一、安装依赖库 npm install element-china-area-data -Snpm install element-ui --save全局使用elemntui组件库 import ElementUI from element-ui; import element-ui/lib/theme-chalk/index.css;Vue.use(ElementUI);二 、代码如下 <template><div…...

element-ui skeleton 组件源码分享

今日简单分享 skeleton 骨架屏组件源码&#xff0c;主要从以下四个方面来讲解&#xff1a; 1、skeleton 组件的页面结构 2、skeleton 组件的属性 3、skeleton item 组件的属性 4、skeleton 组件的 slot 一、skeleton 组件的页面结构 二、skeleton 组件的属性 2.1 animate…...

深度学习:基于TensorFlow、Keras,使用长短期记忆神经网络模型(LSTM)对Microsoft股票进行预测分析

前言 系列专栏&#xff1a;机器学习&#xff1a;高级应用与实践【项目实战100】【2024】✨︎ 在本专栏中不仅包含一些适合初学者的最新机器学习项目&#xff0c;每个项目都处理一组不同的问题&#xff0c;包括监督和无监督学习、分类、回归和聚类&#xff0c;而且涉及创建深度学…...

【websocket-客户端可视化工具】

postman 新版postman (版本v11以上) &#xff0c;除了http协议&#xff0c;还支持了Websocket&#xff0c;MQTT&#xff0c;gRPC等多种连接协议&#xff0c;可以作为多种协议的客户端&#xff0c;使用起来非常方便。 使用 服务端代码 这里以websocket协议举例&#xff0c;代…...

STC8增强型单片机开发——C51版本Keil环境搭建

一、目标 了解C51版本Keil开发环境的概念和用途掌握C51版本Keil环境的安装和配置方法熟悉C51版本Keil开发环境的使用 二、准备工作 Windows 操作系统Keil C51 安装包&#xff08;可以从Keil官网下载&#xff09;一款8051单片机开发板 三、搭建流程 环境搭建的基本流程&#xf…...

Ansible——playbook编写

目录 环境配置 一、简介 1.什么是playbook 2.playbook组成 二、应用实例 1.基础命令 1.编写 ceshi1.yaml 文件 2.运行Playbook 2.定义、引用变量 1.编写ceshi2.yaml文件 3.指定远程主机sudo切换用户 1.编写ceshi3.yaml文件 2.修改被控主机sudoers文件 3.给zhangsa…...

95、动态规划-编辑距离

递归暴力解法 递归方法的基本思想是考虑最后一个字符的操作&#xff0c;然后根据这些操作递归处理子问题。 递归函数定义&#xff1a;定义一个递归函数 minDistance(i, j)&#xff0c;表示将 word1 的前 i 个字符转换成 word2 的前 j 个字符所需的最小操作数。 递归终止条件…...

linux调试

文章目录 1. 使用打印来调试1.1 重定向1.2 标准预定义宏1.3 日志代码 2. 内核异常2.1 内核打印2.1.1 打印级别2.1.2 跟踪异常2.1.3 动态打印2.1.4 RAM console 2.2 OOPS2.2.1 有源代码的情况2.2.2 没有源代码的情况 3 查看日志4 工具调试 1. 使用打印来调试 1.1 重定向 2>…...

【C++】string类的使用②(容量接口Capacity || 元素获取Element access)

&#x1f525;个人主页&#xff1a; Forcible Bug Maker &#x1f525;专栏&#xff1a; STL || C 目录 前言&#x1f525;容量接口&#xff08;Capacity&#xff09;size和lengthcapacitymax_sizereserveresizeclearemptyshrink_to_fit &#x1f525;元素获取&#xff08;Ele…...

【漏洞复现】某小日子太阳能系统DataCube3审计

漏洞描述 某小日子太阳能系统DataCube3终端测量系统 多个漏洞利用方式 免责声明 技术文章仅供参考,任何个人和组织使用网络应当遵守宪法法律,遵守公共秩序,尊重社会公德,不得利用网络从事危害国家安全、荣誉和利益,未经授权请勿利用文章中的技术资料对任何计算机系统进…...

探索Java的未来

目录 一、云计算与大数据 二、人工智能与机器学习 三、物联网与边缘计算 四、安全性与性能优化 五、社区与生态 Java&#xff0c;作为一种广泛使用的编程语言&#xff0c;自其诞生以来就以其跨平台性、面向对象特性和丰富的库资源赢得了开发者的青睐。然而&#xff0c;随着…...

Web3 ETF软件开发

开发Web3 ETF软件涉及到金融、法律和技术等多个领域的专业知识&#xff0c;因此存在以下技术难点&#xff0c;开发Web3 ETF软件是一项复杂的技术挑战&#xff0c;需要综合考虑各种因素。开发人员需要具备较强的技术能力和跨学科知识才能成功开发Web3 ETF软件。北京木奇移动技术…...

初始MySQL

初始化MySQL数据库通常涉及以下步骤&#xff1a; 下载并安装MySQL&#xff1a; 你可以从MySQL官方网站下载适合你的操作系统的MySQL安装包。安装时&#xff0c;遵循安装向导的步骤&#xff0c;通常包括选择安装位置、选择组件&#xff08;例如MySQL服务器、MySQL Workbench等&a…...

STM32项目下载清单(不定时更新)

收集的一些资料&#xff0c;分享下载 电赛一等奖作品&#xff0c;老人健康监测智能手表&#xff08;STM32F4主控&#xff09; STM32数字示波器源码数字信号处理教程、配套实例基于stm32 nucleo_L476的智能灯&#xff08;操作说明源码&#xff09;基于STM32 NUCLEO板设计彩色LE…...

thinkphp5 配合阿里直播实现直播功能流程

要为你提供一个更详细的教程来结合ThinkPHP 5和阿里直播SDK实现直播功能&#xff0c;需要涵盖的内容相对较多。不过&#xff0c;我可以为你提供一个大致的、更详细的步骤指南&#xff0c;供你参考和扩展&#xff1a; 1. 准备工作 a. 注册阿里云账号 前往阿里云官网注册账号&…...

安卓手机APP开发__媒体3格式转换器__常见问题解答

安卓手机APP开发__媒体3格式转换器__常见问题解答 目录 1 为什么在示例的APP中我不能读取到本地的文件&#xff1f; 2 在一个特定的设备为什么导出失败&#xff1f; 3 媒体3格式转换器支持转码&#xff08;或者是录制&#xff09;远程的媒体吗&#xff1f; 4 媒体3格式转换…...

未来机器人的大脑:如何用神经网络模拟器实现更智能的决策?

编辑&#xff1a;陈萍萍的公主一点人工一点智能 未来机器人的大脑&#xff1a;如何用神经网络模拟器实现更智能的决策&#xff1f;RWM通过双自回归机制有效解决了复合误差、部分可观测性和随机动力学等关键挑战&#xff0c;在不依赖领域特定归纳偏见的条件下实现了卓越的预测准…...

linux之kylin系统nginx的安装

一、nginx的作用 1.可做高性能的web服务器 直接处理静态资源&#xff08;HTML/CSS/图片等&#xff09;&#xff0c;响应速度远超传统服务器类似apache支持高并发连接 2.反向代理服务器 隐藏后端服务器IP地址&#xff0c;提高安全性 3.负载均衡服务器 支持多种策略分发流量…...

java_网络服务相关_gateway_nacos_feign区别联系

1. spring-cloud-starter-gateway 作用&#xff1a;作为微服务架构的网关&#xff0c;统一入口&#xff0c;处理所有外部请求。 核心能力&#xff1a; 路由转发&#xff08;基于路径、服务名等&#xff09;过滤器&#xff08;鉴权、限流、日志、Header 处理&#xff09;支持负…...

java 实现excel文件转pdf | 无水印 | 无限制

文章目录 目录 文章目录 前言 1.项目远程仓库配置 2.pom文件引入相关依赖 3.代码破解 二、Excel转PDF 1.代码实现 2.Aspose.License.xml 授权文件 总结 前言 java处理excel转pdf一直没找到什么好用的免费jar包工具,自己手写的难度,恐怕高级程序员花费一年的事件,也…...

【CSS position 属性】static、relative、fixed、absolute 、sticky详细介绍,多层嵌套定位示例

文章目录 ★ position 的五种类型及基本用法 ★ 一、position 属性概述 二、position 的五种类型详解(初学者版) 1. static(默认值) 2. relative(相对定位) 3. absolute(绝对定位) 4. fixed(固定定位) 5. sticky(粘性定位) 三、定位元素的层级关系(z-i…...

跨链模式:多链互操作架构与性能扩展方案

跨链模式&#xff1a;多链互操作架构与性能扩展方案 ——构建下一代区块链互联网的技术基石 一、跨链架构的核心范式演进 1. 分层协议栈&#xff1a;模块化解耦设计 现代跨链系统采用分层协议栈实现灵活扩展&#xff08;H2Cross架构&#xff09;&#xff1a; 适配层&#xf…...

WPF八大法则:告别模态窗口卡顿

⚙️ 核心问题&#xff1a;阻塞式模态窗口的缺陷 原始代码中ShowDialog()会阻塞UI线程&#xff0c;导致后续逻辑无法执行&#xff1a; var result modalWindow.ShowDialog(); // 线程阻塞 ProcessResult(result); // 必须等待窗口关闭根本问题&#xff1a…...

Spring Security 认证流程——补充

一、认证流程概述 Spring Security 的认证流程基于 过滤器链&#xff08;Filter Chain&#xff09;&#xff0c;核心组件包括 UsernamePasswordAuthenticationFilter、AuthenticationManager、UserDetailsService 等。整个流程可分为以下步骤&#xff1a; 用户提交登录请求拦…...

【深度学习新浪潮】什么是credit assignment problem?

Credit Assignment Problem(信用分配问题) 是机器学习,尤其是强化学习(RL)中的核心挑战之一,指的是如何将最终的奖励或惩罚准确地分配给导致该结果的各个中间动作或决策。在序列决策任务中,智能体执行一系列动作后获得一个最终奖励,但每个动作对最终结果的贡献程度往往…...

java高级——高阶函数、如何定义一个函数式接口类似stream流的filter

java高级——高阶函数、stream流 前情提要文章介绍一、函数伊始1.1 合格的函数1.2 有形的函数2. 函数对象2.1 函数对象——行为参数化2.2 函数对象——延迟执行 二、 函数编程语法1. 函数对象表现形式1.1 Lambda表达式1.2 方法引用&#xff08;Math::max&#xff09; 2 函数接口…...