【抗混叠滤波器的设计与运用】抗混叠滤波器

　　摘 要：在信号采集系统设计中，数据采集的精度及对数据采集的抗混叠滤波是很重要的考虑因素。本文介绍了如何设计品质优良的抗混叠滤波器。首先阐述了如何用分离元件设计滤波器，并以巴特沃斯滤波器为例进行分析。然后讨论了使用集成芯片来设计抗混叠滤波电路，并总结了它们的优缺点。

　　关键词：信号采集；滤波器；抗混叠

　　1.引言

　　在信号采集系统中，如果信号的最高频率fh超过1／2采样频率（fs），即fh＞fs／2 时，则各周期延拓分量产生频谱的交叠，称为频谱的混叠现象。我们将采样频率之半（ ／2）称为折叠频率，它如同一面镜子，当信号频谱超过它时，就会被折叠回来，造成频谱的混叠。若原始信号是频带宽度有限的，要想采样后能够不失真地还原出原始信号，则采样频率必须大于或等于两倍信号谱的最高频率，即奈奎斯特采样定理。若原始信号不是频带宽度有限的，为了避免混叠，一般在抽样器前加入一个保护性的前置低通滤波器，称为抗混叠滤波器。

　　抗混叠滤波器可选用模拟滤波器电路，也可选用集成的芯片。模拟滤波器电路可由运放、电阻和电容搭建，由于受分离元件的精度和环境温度影响，很难提高滤波精度，但是电路参数可以根据滤波器的指标自由设计；集成芯片由于集成度的提高，电路的可靠性和精度有了相应的提高，但是滤波器的指标受到了一定的限制。本文就从这两方面进行滤波器的分析与设计。

　　2.模拟 ……此处隐藏2590个字…… 优点

　　（1）元件少、成本低、使用简单；

　　（2）体积小、功耗低；

　　（3）可按要求对输出信号直接进行调整。

　　4.2 缺点

　　（1）模拟滤波器对于混叠信号衰减速度慢，对信号的抑制效果不如集成型滤波器，若想取得比较理想的效果，必须提高其阶数，因此需要提高成本，也可能影响到后续数据采集工作的可靠性；

　　（2）模拟滤波器信号的通频带可根据实际情况作适当调整，集成型滤波器信号在频率稍高的情况下，受芯片自身通频带的限制，使用环境也将受到限制；

　　（3）模拟滤波器较集成型滤波器具有一定的设计难度和较大的公差，特别是对于空间紧凑的产品来说，集成型滤波器有其优越性。

　　5.结语

　　滤波器的设计比较复杂，不管是分离器件还是集成电路，要设计优质的滤波器，需综合考虑滤波器的拓扑结构、各级的品质因数、频率因子、元器件的分布参数、温度以及所用运放的品质等等。在实际应用当中，两种抗混叠滤波器都较好的解决了在A/D转换器应用中由杂散信号引起的混叠现象，对于数据的分析和处理都起到了积极地作用，在不同的使用环境下应根据不同的情况灵活运用才能取得更好的效果。

　　参考文献

　　[1] 程佩青.数字信号处理教程[M].清华大学出版社，2007.