抗混疊濾波器工作原理是什么?抗混疊濾波器有哪些性能指標(biāo)?

抗混疊濾波器是濾波器中的一種，具體來說，抗混疊濾波器是一類低通濾波器。為增進(jìn)大家對(duì)抗混疊濾波器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)抗混疊濾波器的工作原理、抗混疊濾波器的性能指標(biāo)等內(nèi)容予以介紹。如果你對(duì)抗混疊濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、抗混疊濾波器及其工作原理

抗混疊濾波器(anti-alias filter)是一個(gè)低通濾波器，用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的程度。

工程測(cè)量中采樣頻率不可能無限高也不需要無限高，因?yàn)橐话阒魂P(guān)心一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成份。為解決頻率混疊，在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化采集前，采用低通濾波器濾除高于1/2采樣頻率的頻率成份。實(shí)際儀器設(shè)計(jì)中，這個(gè)低通濾波器的截止頻率(fc) 為：

截止頻率(fc)=采樣頻率(fs) / 2.56

在進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試中測(cè)量儀器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋梁、高樓、機(jī)械設(shè)備等動(dòng)態(tài)振動(dòng)測(cè)試及模態(tài)分析中，信號(hào)所包含的頻率成份理論上是無窮的。例如：橋梁的模態(tài)理論上有無限多個(gè)，但我們只關(guān)心對(duì)振動(dòng)貢獻(xiàn)最大的前幾階模態(tài)。如果不對(duì)振動(dòng)的模擬信號(hào)進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會(huì)混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來困難。

二、抗混疊濾波器性能指標(biāo)

抗混濾波器一般指低通濾波器，但濾波器有低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器、高通濾波器、高阻濾波器。濾波器的主要性能指標(biāo)以低通濾波器為例，理想的低通濾波器為矩形，但實(shí)際中是不可能實(shí)現(xiàn)的。衡量低通濾波器性能的指標(biāo)主要包括以下幾方面：

帶內(nèi)波紋度：通帶的幅值精度指標(biāo)，例如：帶內(nèi)波紋度為±0.1dB時(shí)，對(duì)幅值精度的影響約為±1%(這正是為什么一般的數(shù)采器幅值精度可以做到千分之幾，一般的數(shù)采器用很高的采樣頻率進(jìn)行采集，不加低通濾波器)。

阻帶下降斜率：濾波器在截至頻率開始下降，下降斜率越大越好。一般采用每個(gè)倍頻程的下降分貝數(shù)衡量，例如：滿足工程測(cè)量需要的阻帶下降斜率約為-80dB/oct。

濾波器落差：帶通到帶阻差值的分貝數(shù)dB。

值得一提的是：隨著DSP信號(hào)處理芯片的出現(xiàn)，現(xiàn)代測(cè)試儀器中已采用模擬濾波加數(shù)字濾波，使濾波器性能指標(biāo)突飛猛進(jìn)。例如：帶內(nèi)波紋度可達(dá)±0.05dB，阻帶下降斜率可達(dá)到約-200dB/oct，大大好于純模擬濾波器。

三、抗混疊濾波器安裝注意事項(xiàng)

1、干凈地

如果決定使用板上濾波器，在布線時(shí)就要注意在電纜端口處留出一塊“干凈地”，濾波器和連接器都安裝在“干凈地”上。通過前面的討論，可知信號(hào)地線上的干擾是十分嚴(yán)重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，會(huì)造成嚴(yán)重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，必須準(zhǔn)備一塊干凈地。并與信號(hào)地只能在一點(diǎn)連接起來，這個(gè)流通點(diǎn)稱為“橋”，所有信號(hào)線都從橋上通過，以減小信號(hào)環(huán)路面積。

2、并排設(shè)置

同一組電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導(dǎo)線的未濾波部分會(huì)將另一根導(dǎo)線的已濾波部分重新污染使電纜整體濾波失效。

3、靠近電纜端口

濾波器與面板之間的導(dǎo)線的距離應(yīng)盡量短。必要時(shí)，使用金屬板遮擋一下，隔離近場(chǎng)干擾。

4、與機(jī)箱的搭接

安裝濾波器的干凈地要與金屬機(jī)箱可靠地搭接起來，如果機(jī)箱不是金屬的，就在線路板下方設(shè)置一塊較大的金屬板來作為濾波地。干凈地與金屬機(jī)箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。

5、接地線要短

考慮到引腳的電感效應(yīng)，其重要性前面已討淪，濾波器的局部布線和設(shè)計(jì)線路板與機(jī)箱(金屬板)的連接結(jié)構(gòu)時(shí)要特別注意。

6、分組

在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，防止發(fā)生上述的耦合問題。

以上便是此次帶來的抗混疊濾波器相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)抗混疊濾波器已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!