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抗混疊濾波器，抗混疊濾波器是怎么個原理

來源：整理 時間：2023-09-07 06:32:26 編輯：智能門戶 手機版

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1，抗混疊濾波器是怎么個原理

抗混疊濾波器就是普通的低通濾波器，只是應(yīng)用目標(biāo)是用來抗（取樣后信號頻譜）混疊。

抗混疊濾波器是怎么個原理

2，實際應(yīng)用中為什么要在采樣前加抗混疊濾波器

顧名思義，加該濾波器就是使輸入信號成為帶限信號，比如說濾波后將頻率限定在fh一下，這樣才能找到一個采樣頻率fs，使其滿足fs>=2fh，保證采樣后信號頻譜不產(chǎn)生混疊。
你好！濾去高頻信號（噪聲），獲取我們所需要的有用信號。如果對你有幫助，望采納。

實際應(yīng)用中為什么要在采樣前加抗混疊濾波器

3，數(shù)字采樣電路的防混疊濾波器主要其何作用如何設(shè)置截止頻率 搜

如果你的信號中含有高頻干擾成分，那么，或者需要在采樣之前將其濾除，或者需要讓采樣頻率高于高頻干擾的至少兩倍以上，以便采樣后再通過數(shù)字濾波濾除。其中采樣前濾除高頻干擾的方法就是抗混疊濾波。其截止頻率取為有用信號的最高頻率即可。相比后一種方法，其采樣頻率僅僅取有用信號最高頻率的至少兩倍，從而大大減輕了數(shù)字處理的運算量，也降低了AD轉(zhuǎn)換的成本。如果采樣頻率僅僅取有用信號最高頻率的至少兩倍而不采用抗混疊濾波，那么高頻干擾成分會在采樣中轉(zhuǎn)變?yōu)榕c有用信號混疊的低頻干擾，再也無法用數(shù)字濾波器濾除了。受干擾的頻率與高頻干擾的頻率之間可以通過頻率折疊法建立映射關(guān)系，故而稱為抗混疊濾波。具體的頻率折疊映射關(guān)系在百度文庫中很容易搜到相關(guān)課件或文檔。
信號經(jīng)過時域采樣后，在頻域呈現(xiàn)周期延拓特性，如果輸入的信號不是帶限信號或沒有一個最高頻率fh的話(白噪聲就是一個頻率可至無窮的信號)，無法找到高于2fh的采樣頻率，用有限的采樣率對信號進(jìn)行采樣，頻譜周期延拓過程中必然產(chǎn)生混疊。因此抗混疊濾波器的目的就是使輸入信號成為一個帶限信號，以便能選擇fs。

數(shù)字采樣電路的防混疊濾波器主要其何作用如何設(shè)置截止頻率 搜

4，抗混疊濾波器的詳細(xì)介紹

工程測量中采樣頻率不可能無限高也不需要無限高，因為一般只關(guān)心一定頻率范圍內(nèi)的信號成份。為解決頻率混疊，在對模擬信號進(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。實際儀器設(shè)計中，這個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)行動態(tài)信號測試中測量儀器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋梁、高樓、機械設(shè)備等動態(tài)振動測試及模態(tài)分析中，信號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，但我們只關(guān)心對振動貢獻(xiàn)最大的前幾階模態(tài)。如果不對振動的模擬信號進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識別帶來困難。 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，但實際中是不可能實現(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，對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。一般采用每個倍頻程的下降分貝數(shù)衡量，例如：滿足工程測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信號處理芯片的出現(xiàn)，現(xiàn)代測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。

5，什么是抗混疊濾波器

為解決頻率混疊，在對模擬信號進(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。實際儀器設(shè)計中，這個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)行動態(tài)信號測試中測量儀器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋梁、高樓、機械設(shè)備等動態(tài)振動測試及模態(tài)分析中，信號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，但我們只關(guān)心對振動貢獻(xiàn)最大的前幾階模態(tài)。如果不對振動的模擬信號進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識別帶來困難?？够殳B濾波器的性能指標(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，但實際中是不可能實現(xiàn)的。衡量低通濾波器性能的指標(biāo)主要包括以下幾方面：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。一般采用每個倍頻程的下降分貝數(shù)衡量，例如：滿足工程測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信號處理芯片的出現(xiàn)，現(xiàn)代測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?？够殳B濾波器在動態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集過程中，為了防止高于采祥頻率一半的信號產(chǎn)生混疊而造成的誤差，抗混疊濾波器是不可少的一般情況下，抗混疊濾波器是低通濾波器，對抗混疊濾波器，其實現(xiàn)難點在于：①過渡帶必須很陡；②截止頻率隨采樣頻率的改變而改變；③對雙(多)通道采集,往往要求兩。低通濾波環(huán)節(jié) 低通濾波環(huán)節(jié)用于濾除信號中的高頻分量。信號采集過程中不可避免地會有高頻干擾信號混雜在有用信號當(dāng)中。為了使這些信號的頻率滿足奈奎斯特采樣定理所規(guī)定的范圍，除去采集的一些不確定信號對有用信號造成的干擾，并最大程度地抑制或消除混疊現(xiàn)象對數(shù)據(jù)采集的影響，就需要先利用這個低通濾波器對無用信號進(jìn)行衰減和濾除?？够殳B濾波器除了對無用信號的衰減和濾除，還可以為ADC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的瞬態(tài)能量提供緩沖?？够殳B濾波器可以采用無源的低通濾波器，最簡單的是一階RC低通濾波器?；蛘卟捎眠\算放大器加RC網(wǎng)絡(luò)組成有源濾波器。如果選用二階低通濾波器，可以使用運算放大器加RC網(wǎng)絡(luò)組成有源濾波器。如果選用高階低通濾波器?？梢赃x用低通濾波器集成電路。無源濾波器設(shè)計簡單，易于掌握，但這種濾波器的實測濾波特性與理論上的預(yù)定特性差別較大，在通帶內(nèi)又不能取得良好的阻抗匹配,很難滿足對濾波特性精度高的要求：有源濾波器是以網(wǎng)絡(luò)綜合理論為基礎(chǔ)的分析方法，它先找出與理想濾波特性相近似的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，然后根據(jù)綜合方法實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，由這種方法設(shè)計出來的濾波器實測的濾波特性與理論預(yù)定特性十分接近，適合高精度濾波器的設(shè)計要求。但是若選用有源濾波器,需要考慮很多問題。比如設(shè)計濾波器時要考慮元件參數(shù)是否會對前后電路造成影響。設(shè)計低通環(huán)節(jié)要注意濾波器的主要特性指標(biāo)，如特性頻率、帶寬、增益與衰減、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)等。

6，抗混濾波器的作用

濾除高于0.5倍采樣頻率的無用的高頻分量，以減少頻譜混疊；
為解決頻率混疊，在對模擬信號進(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。實際儀器設(shè)計中，這個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)行動態(tài)信號測試中測量儀器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋梁、高樓、機械設(shè)備等動態(tài)振動測試及模態(tài)分析中，信號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，但我們只關(guān)心對振動貢獻(xiàn)最大的前幾階模態(tài)。如果不對振動的模擬信號進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識別帶來困難?？够殳B濾波器的性能指標(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，但實際中是不可能實現(xiàn)的。衡量低通濾波器性能的指標(biāo)主要包括以下幾方面：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。一般采用每個倍頻程的下降分貝數(shù)衡量，例如：滿足工程測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信號處理芯片的出現(xiàn)，現(xiàn)代測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。抗混疊濾波器在動態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集過程中，為了防止高于采祥頻率一半的信號產(chǎn)生混疊而造成的誤差，抗混疊濾波器是不可少的一般情況下，抗混疊濾波器是低通濾波器，對抗混疊濾波器，其實現(xiàn)難點在于：①過渡帶必須很陡；②截止頻率隨采樣頻率的改變而改變；③對雙(多)通道采集,往往要求兩。低通濾波環(huán)節(jié) 低通濾波環(huán)節(jié)用于濾除信號中的高頻分量。信號采集過程中不可避免地會有高頻干擾信號混雜在有用信號當(dāng)中。為了使這些信號的頻率滿足奈奎斯特采樣定理所規(guī)定的范圍，除去采集的一些不確定信號對有用信號造成的干擾，并最大程度地抑制或消除混疊現(xiàn)象對數(shù)據(jù)采集的影響，就需要先利用這個低通濾波器對無用信號進(jìn)行衰減和濾除?？够殳B濾波器除了對無用信號的衰減和濾除，還可以為adc轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的瞬態(tài)能量提供緩沖?？够殳B濾波器可以采用無源的低通濾波器，最簡單的是一階rc低通濾波器?；蛘卟捎眠\算放大器加rc網(wǎng)絡(luò)組成有源濾波器。如果選用二階低通濾波器，可以使用運算放大器加rc網(wǎng)絡(luò)組成有源濾波器。如果選用高階低通濾波器。可以選用低通濾波器集成電路。無源濾波器設(shè)計簡單，易于掌握，但這種濾波器的實測濾波特性與理論上的預(yù)定特性差別較大，在通帶內(nèi)又不能取得良好的阻抗匹配,很難滿足對濾波特性精度高的要求：有源濾波器是以網(wǎng)絡(luò)綜合理論為基礎(chǔ)的分析方法，它先找出與理想濾波特性相近似的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，然后根據(jù)綜合方法實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，由這種方法設(shè)計出來的濾波器實測的濾波特性與理論預(yù)定特性十分接近，適合高精度濾波器的設(shè)計要求。但是若選用有源濾波器,需要考慮很多問題。比如設(shè)計濾波器時要考慮元件參數(shù)是否會對前后電路造成影響。設(shè)計低通環(huán)節(jié)要注意濾波器的主要特性指標(biāo)，如特性頻率、帶寬、增益與衰減、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)等。
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