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?
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。為增進大家對抗混疊濾波器的認識,本文將對抗混疊濾波器的工作原理、抗混疊濾波器的性能指標等內(nèi)容予以介紹。如果你對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)心對振動貢獻最大的前幾階模態(tài)。如果不對振動的模擬信號進行低通抗混濾波,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。
二、抗混疊濾波器性能指標
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主要包括以下幾方面:
帶內(nèi)波紋度:通帶的幅值精度指標,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,使濾波器性能指標突飛猛進。例如:帶內(nèi)波紋度可達±0.05dB,阻帶下降斜率可達到約-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
1、干凈地
如果決定使用板上濾波器,在布線時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,可知信號地線上的干擾是十分嚴重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上,會造成嚴重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果,必須準備一塊干凈地。并與信號地只能在一點連接起來,這個流通點稱為“橋”,所有信號線都從橋上通過,以減小信號環(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,使用金屬板遮擋一下,隔離近場干擾。
4、與機箱的搭接
安裝濾波器的干凈地要與金屬機箱可靠地搭接起來,如果機箱不是金屬的,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)計線路板與機箱(金屬板)的連接結(jié)構(gòu)時要特別注意。
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!