方波（物理学中非正弦曲线的波形）
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更新时间：2023-05-16
方波
本词条是多义词，共12个义项
物理学中非正弦曲线的波形
基本信息
| 中文名 | 方波 |
| 外文名 | square wave |
| 拼音 | fāng bō |
| 定义 | 一种非正弦曲线的波形 |
| 类型 | 物理学 |
| 印象 | 物理、电子 |
收起
发展历程
在现实世界，方波只有有限的带宽由于一般电子零件只有高(1)和低(0)两个值，方波就自然产生，并于数码开关电路中广泛应用。因为方波可以快速从一个值转至另一个(即0→1或1→0)，所以方波就用作时钟讯号来准确地触发同步电路。但是如果用频率定义域来表示方波，就会出现一连串的谐波。这可能会产生电磁波和电流脉波，影响周围的电路，产生噪声和错误，对一些精密仪器如类比数位资料转换器(analog-to-digital converter)影响十分明显，所以设计会使用正弦波作时钟讯号来代替方波。
一个“简单二能级莱德马契函数”(simple two-level Rademacher function) 就是一个方波。
主要参数
计算
方波和锯齿波不同。锯齿波包含所有整数谐波成分(integer harmonics)，方波只有奇数谐波成分。
我们可以傅里叶级数表达一个理想方波，这个傅里叶级数有无限个项，如下式：
方波[专业术语]
方波的高(1)和低(0)两个值之间的转换时，时间应尽量缩短，所以理想方波值的转变是即时的。当然，这在现实世界中永不可能发生，因为它的转变率要无限，并且要无限大的带宽。
在现实世界，数码电子的带宽有限，方波只能以有限的带宽来表达，意味着我们只能取一个近此方波的波型。要得出这个合理的波型，最少要有基波(fundamental harmonic)和第三次谐波(third harmonic)。当然，谐波的数量越多，波型就越像一个方波。
占空比(duty cycle)是方波值“1”占一个周期的时间比例。真实方波的占空比是50%──即高值和低值占的时间一样。方波的平均值是由占空比决定的，因此通过改变ON和OFF周期然后求平均数，有可能代表两个限制电平(limiting level)间的任意值。这是脉宽调制(pulse-width modulation)的基础。
不同表示方法
傅里叶变换
参考资料
[1]
王鹏,吴广宁,罗杨,张依强,曹开江.连续高压脉冲方波下局部放电测试系统设计[J].高电压技术,201 · 中国知网[引用日期2018-12-12]
[2]
吴广宁,张兴涛,杨雁,钟鑫,吴旭辉,朱健.方波脉冲下不同纳米添加物对聚酰亚胺薄膜电气性能影响[J/O · 中国知网[引用日期2018-12-12]
