抗混叠滤波射频电路设计的重要性 (抗频混滤波器的作用)
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欠采样示例欠采样数字化的镜像信号(1阶和2阶)过采样过采样提供所谓的处理增益。在过采样时,以较高采样频率获得多出实际需要的采样数量,然后对数据滤波,从而有效降低*的噪底(假设噪声为宽带白噪声)。这不同于平均,后者是获取很多采样,噪声被平均。可以这么理解过采样:如果输入信号来自于扫描频率的信号源,频谱则可以分为多个范围或“容器”,每个容器的带宽固定。宽带噪声分散在整个有用频率范围内,所以每个容器具有特定量的噪声。现在,如果提高采样率,那么频率容器的数量也增多。在这种情况下,出现的噪声量仍相同,但我们有更多的容器可供容纳噪声。然后我们利用滤波器滤除超出有用频带的噪声。结果就是每个容器的噪声减少,所以就通过过采样有效降低了*的噪底。有了以上的采样相关背景知识后,我们就可以开始讨论抗混叠滤波器了。抗混叠滤波在选择滤波器时,目标是提供一个截止频率,能从ADC输入中消除有害信号或至少将其衰减至不对电路形成负面影响。抗混叠滤波器是满足这一要求的低通滤波器。如何选择正确的滤波器?需要考虑的关键参数是在通带内的衰减量(或纹波)、阻带内的预期滤波器滚降、过渡区域的陡度,以及不同频率通过滤波器时的相位关系。实际滤波器理想滤波器具有“砖墙”响应,也就是说其过渡比是无限大的。然而,在实际应用中不可能存在这种情况。滚降越陡,滤波器的“Q”或品质因子越高;Q因子越高,滤波器的设计就越复杂。较高的Q因子会造成滤波器不稳定以及在相应的拐点频率下自振。选择滤波器的关键是了解干扰信号的频率及对应幅值。例如,对于*,设计者知道邻近信号的最差工作条件幅值和位置,从而有针对性地进行设计。并不是所有信号都能在频域预测,甚至有些已知干扰信号太大,不能足够地衰减。但是,根据环境和应用,您可考虑已知干扰和设计,最大程度降低随机干扰,确保工作更可靠。理想滤波器已知有用信号频率后,利用简单的滤波程序确定所需的滤波器结构,以满足通带、阻带和过渡区域要求。在四种基本滤波器类型中,每种都有其各自的优势。四种基本的滤波器类型例如,巴特沃斯(Butterworth)滤波器的通带区域最平坦,意味着在相应频率范围内的衰减最小;贝塞尔(Bessel)滤波器的滚降较平缓,但其主要优势是线性相位响应,意味着每种频率成分在通过滤波器时的延时是相等的;由于群延迟定义为相位响应相对于频率的偏差,所以线性相位响应通常指的是固定群延迟。切比雪夫(Chebyshev)滤波器的滚降较陡,但在通带内纹波较大。椭圆(Elliptic)滤波器的滚降最陡。对于最简单的抗混叠滤波器,简单的单极点无源RC滤波器往往是可以接受的。在其它情况下,有源滤波器(即使用运放)比较合适。有源滤波器的一项优势是多阶滤波器,滤波器对外部元件值不太敏感,特别是滤波器的“Q”值。抗混叠滤波器通常不必严格对应拐点频率的位置,所以设计时具有一定余地。例如,如果您需要最大平坦度,但在通带内仍然有太大衰减,只需将拐点频率移远即可解决问题。如果阻带衰减太小,则可提高滤波器的极点数。另一种方案是在滤波后将信号放大,提高信号相对于有害信号的幅值。总之,抗混叠滤波在射频技术中是非常重要的。本文来自互联网收集整理,由家电维修技术小编精心转载,更多相关文章请到维修交流黄昊宇