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。
基本介紹
- 中文名：抗混疊濾波器
- 外文名：Anti aliasing filter
- 類型：低通濾波器
- 公式：XL·XC=K2
詳細介紹,基本原理,性能指標,概述,作用,類型,安裝注意,乾淨地,並排設定,靠近電纜連線埠,與機箱的搭接,接地線要短,分組,
詳細介紹
基本原理
工程測量中採樣頻率不可能無限高也不需要無限高，因為一般只關心一定頻率範圍內的信號成份。為解決頻率混疊，在對模擬信號進行離散化採集前，採用低通濾波器濾除高於1/2採樣頻率的頻率成份。實際儀器設計中，這個低通濾波器的截止頻率(fc) 為：
截止頻率（fc）=採樣頻率（fs） / 2.56
在進行動態信號測試中測量儀器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋樑、高樓、機械設備等動態振動測試及模態分析中，信號所包含的頻率成份理論上是無窮的。例如：橋樑的模態理論上有無限多個，但我們只關心對振動貢獻最大的前幾階模態。如果不對振動的模擬信號進行低通抗混濾波，高階模態頻率很可能會混疊到低頻段，形成虛假的模態頻率，給模態參數識別帶來困難。
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的。衡量低通濾波器性能的指標主要包括以下幾方面：
帶內波紋度：通帶的幅值精度指標，例如：帶內波紋度為±0.1dB時，對幅值精度的影響約為±1%（這正是為什麼一般的數采器幅值精度可以做到千分之幾，一般的數采器用很高的採樣頻率進行採集，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。一般採用每個倍頻程的下降分貝數衡量，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dB。
值得一提的是：隨著DSP信號處理晶片的出現，現代測試儀器中已採用模擬濾波加數字濾波，使濾波器性能指標突飛猛進。例如：帶內波紋度可達±0.05dB，阻帶下降斜率可達到約-200dB/oct，大大好於純模擬濾波器。
概述
抗混疊濾波器（英語：Anti-aliasing filter，縮寫AAF）是一种放在信號採樣器之前的濾波器，用來在一個重點波段上限制信號的頻寬，以求大致或完全地滿足採樣定理。此定理表示，當在奈奎斯特頻率之上的頻率功率為零時，從其信號的採樣可實現無模糊重建。現實中的抗混疊濾波器會在頻寬與混疊之間取捨。可實現的抗混疊濾波器一般允許出現一些混疊，或者減弱一些靠近奈奎斯特極限的頻內頻率。因此，許多實用的系統採樣會高出實際的需求，以保證所有的重點頻率都可重建，這種實踐的方式稱為過採樣。
作用
濾波器，顧名思義，是對波進行過濾的器件。“波”是一個非常廣泛的物理概念，在電子技術領域，“波”被狹義地局限於特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類感測器的作用，被轉換為電壓或電流的時間函式，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變數時間‘是連續取值的，所以稱之為連續時間信號，又習慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。隨著數字式電子計算機(一般簡稱計算機)技術的產生和飛速發展，為了便於計算機對信號進行處理，產生了在抽樣定理指導下將連續時間信號變換成離散時間信號的完整的理論和方法。也就是說，可以只用原模擬信號在一系列離散時間坐標點上的樣本值表達原始信號而不丟失任何信息，波、波形、信號這些概念既然表達的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現代社會賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播，靠的就是波形信號的傳遞。信號在它的產生、轉換、傳輸的每一個環節都可能由於環境和干擾的存在而畸變，有時，甚至是在相當多的情況下，這種畸變還很嚴重，以致於信號及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當中了。
濾波，本質上是從被噪聲畸變和污染了的信號中提取原始信號所攜帶的信息的過程。
類型
巴特沃斯回響（最平坦回響）
巴特沃斯回響能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該回響非常平坦，非常接近DC信號，然後慢慢衰減至截止頻率點為-3dB，最終逼近-20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數。巴特沃斯濾波器特別適用於低頻套用，其對於維護增益的平坦性來說非常重要。
貝塞爾回響
切貝雪夫回響
在一些套用當中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信號的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設計多達8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫回響濾波器所需參數的表格。其中兩個表格用於切貝雪夫回響∶一個用於0.1dB最大通帶紋波；另一個用於1dB最大通帶紋波。
安裝注意
板上濾波器雖然對高頻的濾波效果不理想，但是如果套用得當，可以滿足大部分民用產品電磁兼容的要求。在使用時要注意以下事項：
乾淨地
如果決定使用板上濾波器，在布線時就要注意在電纜連線埠處留出一塊“乾淨地”，濾波器和連線器都安裝在“乾淨地”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線到這種地線上，會造成嚴重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，必須準備一塊乾淨地。並與信號地只能在一點連線起來，這個流通點稱為“橋”，所有信號線都從橋上通過，以減小信號環路面積。
並排設定
同一組電纜內的所有導線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導線的未濾波部分會將另一根導線的已濾波部分重新污染使電纜整體濾波失效。
靠近電纜連線埠
濾波器與面板之間的導線的距離應儘量短。必要時，使用金屬板遮擋一下，隔離近場干擾。
與機箱的搭接
安裝濾波器的乾淨地要與金屬機箱可靠地搭接起來，如果機箱不是金屬的，就線上路板下方設定一塊較大的金屬板來作為濾波地。乾淨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。
接地線要短
考慮到引腳的電感效應，其重要性前面已討淪，濾波器的局部布線和設計線路板與機箱（金屬板）的連線結構時要特別注意。
分組
在連線埠濾波的電纜和不濾波的電纜應儘量遠離，防止發生上述的耦合問題。
