基本概念
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抗混叠滤波器本质上是一种低通滤波器,其主要作用是在对模拟信号进行离散化采集前,滤除高于二分之一采样频率的频率成份,从而在输出电平中把混叠频率分量降低到微不足道的程度。
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奈奎斯特采样定律规定,在对模拟信号进行离散化时,采样频率 fs 至少应 2 倍于被分析的信号的最高频率fmax ,即fs>2fmax ,否则可能出现因采样频率不够高,模拟信号中的高频信号折叠到低频段,出现虚假频率成分的现象,此即为混叠。
工作原理
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模拟信号包含了各种频率成分,当对其进行采样时,如果采样频率不满足奈奎斯特采样定理,高频信号就会以某种方式 “混叠” 到低频段,导致信号失真,产生虚假的频率成分 。
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抗混叠滤波器通过设置合适的截止频率,让低于截止频率的有用信号尽可能无衰减地通过,而对高于截止频率的高频信号进行大幅衰减,从而避免高频信号的混叠。
抗混叠滤波在信号处理中起着至关重要的作用。抗混叠滤波器通常为低通滤波器,其主要目的是在信号进行模数转换之前,滤除高于采样频率一半的高频成分,以防止混叠现象的发生。
在工程测量中,采样频率不可能也不需要无限高,因为一般只关心一定频率范围内的信号成份。为解决频率混叠问题,在对模拟信号进行离散化采集前,采用抗混叠滤波器滤除高于 1/2 采样频率的频率成份。实际仪器设计中,低通滤波器的截止频率通常为采样频率除以 2.56。
例如,在数据采样系统中,高于二分之一采样率的频率成分会“混叠”到有用频带,这在大多数情况下