一、概述

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，變頻電源的普及，用戶(hù)設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越大，因此電網(wǎng)諧波是大家普遍關(guān)注的問(wèn)題。

　　對(duì)電網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，需要進(jìn)行高次諧波分析，一般采用離散傅里葉變換。但是部分信號(hào)可能包含全頻段的頻率成分，而測(cè)量?jī)x器的采樣頻率不可能做到無(wú)窮大，因此需要采用抗混疊濾波器，在采樣頻率F一定的前提下，濾除掉高于F/2的頻率成分。這是為了最大程度的抑制或消除頻譜混疊對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)控系統(tǒng)的影響，便于進(jìn)行信號(hào)的諧波測(cè)量與分析。

　　抗混疊濾波器anti-alias filter是一個(gè)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。

　　動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)中為什么要使用抗混濾波器呢？大家都知道“奈奎斯特采樣定律”， 在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化時(shí)，采樣頻率f2至少應(yīng)2倍于被分析的信號(hào)的最高頻率f1,即： f2≥2 f1；否則可能出現(xiàn)因采樣頻率不夠高，模擬信號(hào)中的高頻信號(hào)折疊到低頻段，出現(xiàn)虛假頻率成分的現(xiàn)象，稱(chēng)之為：混疊。

二、基本原理

　　工程測(cè)量中采樣頻率不可能無(wú)限高也不需要無(wú)限高，因?yàn)橐话阒魂P(guān)心一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成份。為解決頻率混疊，在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化采集前，采用低通濾波器濾除高于1/2采樣頻率的頻率成份。實(shí)際儀器設(shè)計(jì)中，這個(gè)低通濾波器的截止頻率(fc)為：

　　截止頻率（fc）=采樣頻率（fs）/2．56

　　在進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試中測(cè)量?jī)x器必須具有抗混濾波功能，例如：在大型橋梁、高樓、機(jī)械設(shè)備等動(dòng)態(tài)振動(dòng)測(cè)試及模態(tài)分析中，信號(hào)所包含的頻率成份理論上是無(wú)窮的。例如：橋梁的模態(tài)理論上有無(wú)限多個(gè)，但我們只關(guān)心對(duì)振動(dòng)貢獻(xiàn)最大的前幾階模態(tài)。如果不對(duì)振動(dòng)的模擬信號(hào)進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會(huì)混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來(lái)困難。

三、性能指標(biāo)

　　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(biāo)以低通濾波器為例，理想的低通濾波器為矩形，但實(shí)際中是不可能實(shí)現(xiàn)的。衡量低通濾波器性能的指標(biāo)主要包括以下幾方面：

1.帶內(nèi)波紋度

　　通帶的幅值精度指標(biāo)，例如：帶內(nèi)波紋度為±0.1dB時(shí)，對(duì)幅值精度的影響約為±1%（這正是為什么一般的數(shù)采器幅值精度可以做到千分之幾，一般的數(shù)采器用很高的采樣頻率進(jìn)行采集，不加低通濾波器)。

2.阻帶下降斜率

　　濾波器在截至頻率開(kāi)始下降，下降斜率越大越好。一般采用每個(gè)倍頻程的下降分貝數(shù)衡量，例如：滿(mǎn)足工程測(cè)量需要的阻帶下降斜率約為-80dB/oct。

3.濾波器落差

　　帶通到帶阻差值的分貝數(shù)dB。

四、有關(guān)抗混疊濾波器的其它參考資料

　　外部鏈接：抗混疊濾波器設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

　　外部鏈接：采用抗混疊濾波器的高性能、12位、500MSPS寬帶接收機(jī)

　　站內(nèi)鏈接：濾波器

　　站內(nèi)鏈接：傅里葉變換

　　站內(nèi)鏈接：巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾濾波器的區(qū)別

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