資料轉換器:ADC 與 DAC

抗混疊濾波器(anti-alias filter)

抗混疊濾波器是類比數位轉換器門口的保鑣。它唯一的工作,是阻止任何太快的頻率抵達取樣器,因為一旦太快的頻率被取樣,就會折下來(混疊)並永久毀掉資料。它是一個低通濾波器——放慢速、想要的訊號通過,擋住快速的——放在類比路徑上,就在轉換器拍快照之前。

它的截止頻率設在奈奎斯特頻率(取樣率一半)之下。例如,一個以 48 kHz 取樣的系統,奈奎斯特頻率為 24 kHz,所以其抗混疊濾波器設計成讓 20 kHz 以下一切通過,並強烈衰減一切接近 24 kHz 的成分,使任何高於 24 kHz 的東西都活不到被折回可聽帶。因為沒有真實濾波器是磚牆——它在一個有限的帶寬上衰減,而非瞬間切斷——設計者會在想要訊號的頂端與奈奎斯特頻率之間留一段護衛帶,並可能用陡峭的(高階)濾波器,以在那段間隙取得足夠衰減。

為何重要:抗混疊濾波器必須是類比的,且必須放在轉換器之前——這正是重點,因為混疊發生在取樣的那一瞬間,事後無法用數位方式還原。這裡有個誠實的取捨:一個所需護衛帶較小的較陡濾波器,要付出更多元件、增加相位失真、也對元件公差更敏感。這正是三角積分轉換器大量過取樣的一大原因——以遠高於奈奎斯特運作,把折疊點推得很高,讓一個溫和、便宜的類比濾波器負責前端,再由一個精密的數位濾波器收尾。

一個以 44.1 kHz 取樣的音訊 ADC(奈奎斯特 22.05 kHz),用一個低通濾波器讓 20 kHz 以下通過、到 22 kHz 已陡降,使一個雜散的 30 kHz 嘶聲無法折到 14.1 kHz 而落進音樂裡。

一道放在取樣器之前的低通守門員——它不能移到取樣之後。

沒有濾波器是完美的磚牆,所以總有一段有限的護衛帶,以及在很底下的一點殘餘混疊。設計目標是把混疊壓到轉換器雜訊底層以下,而非達成不可能的完美。

又称
AAFanti-aliasing filter抗混疊濾波器防混疊濾波器