Курс лекций - Микропроцессоры


Фильтры для устранения эффекта наложения спектров (Антиалайзинговые фильтры)


Говоря о дискретизации низкочастотного сигнала (огибающей сигнала или видеосигнале) подразумевают, что подлежащий дискретизации сигнал лежит в первой зоне Найквиста. Важно обратить внимание на то, что без фильтрации на входе идеального дискретизатора любой частотный компонент (сигнал или шум), который находится за пределами "полосы Найквиста", в любой зоне Найквиста будет создавать НЧ- образ в первой зоне Найквиста. Поэтому на входе АЦП для подавления мешающих сигналов используется ФНЧ.

Важно правильно определить характеристики ограничивающего спектр фильтра. Первым шагом является получение характеристик сигнала, подлежащего дискретизации. Предположим что, когда наивысшая из интересующих нас частот равна fa. Тогда фильтр должен пропускать сигналы, лежащие в полосе частот от 0 до fa, и подавлять сигналы с частотой выше fa.

Предположим, что частота среза фильтра равна fa. На рисунке 1а показан эффект возникновения помехи, обусловленной отображением сигнала из второй зоны Найквиста в первую. Именно эта помеха определяет динамический диапазон системы DR. В приведённом примере составляющие спектра, которые попадают в диапазон между fa и fs /2, не представляют интереса и не ограничивают динамический диапазон системы. Необходимо отметить, что в ряде источников этот эффект называется эффектом "заворота спектра".

Рисунок 1 Влияние частоты дискретизации на требования к аналоговому фильтру.

Таким образом крутизна АЧХ определяется верхней частотой сигнала fa, началом полосы задерживания fs-fa и требуемым затуханием в полосе задерживания DR. Динамический диапазон системы выбирается исходя из требований точности представления сигнала.

При всех прочих равных условиях фильтры становятся более сложными по мере того, как увеличивается крутизна АЧХ. Например, фильтр Баттерворта дает ослабление 6 дБ на октаву для каждого порядка. Для достижения ослабления 60 дБ на частоте 2 МГц при полосе сигнала 1 МГц (1 октава) требуется как минимум фильтр 10-го порядка - это фильтр, весьма трудный в разработке и дорогой в производстве.




Начало  Назад  Вперед



Книжный магазин