理解DSA板卡(443x, 446x, 447x, 449x)的混叠问题

硬件: Multifunction DAQ (MIO)

问题:

我在使用DSA板卡时遇到了些混叠问题，请问是否有相关解释及解决方案？

解答: DSA板卡采用数字和模拟两种低通滤波器来防止在数字化之前以及期间的混叠现象。

数字滤波器
DSA板卡上的ADC采用delta-sigma技术，包括过采样和具有陡峭截止频率并跟踪采样率的数字滤波器。这个滤波器自动调整来跟踪奈奎斯特频率。

尽管数字滤波器消除了奈奎斯特频率以外的分量，但是它还是很容易与某些特定的窄带频率混叠。如下定义：

• 当选择一个大于102.4 kS/s并小于等于204.8 kS/s的采样率时, 易受影响的区域是在32*N*f_s 附近，这里N是整数并且f_s 是采样率（仅适用于446x and 449x，因为只有这些设备才支持大于102.4 kS/s的采样率）
• 当选择一个大于 51.2 kS/s并小于等于102.4kS/s的采样率时，易受影响区域在64*N*f_s附近。
• 当选择一个大于等于最小采样率并小于等于102.4kS/s的采样率时，易受影响区域在128*N*f_s附近。
• 对于USB-443x来说，无论采样率多少，易受影响区域在64*N*f_s附近。

易受影响区域往往是一个采样率的带宽。比如：

f_s = 10 kS/s; 第一个受影响的频带在 128*f_s +/- f_s/2
= 128*10 kS/s +/- 10 kS/s/2
= 1.28 MHz +/- .005 MHz

这些带宽通常高于模拟滤波器的截止频率，如下所述。

模拟滤波器
DSA设备同时具有一个固定截止频率的模拟滤波器。模拟滤波器消除到达ADC之前模拟信号的高频部分。这个滤波器直接将高频部分从窄带中滤除，从而防止在数字滤波器中发生混叠。每个DSA设备都有一个多级的模拟低通滤波器。

低通抗混叠滤波器
混叠问题只会发生在低采样率的情况下，当第一个易受影响的区域低于模拟滤波器的截止频率时。

比如，在1KS/s，相对于数字滤波器发生在128*f_s = 128 kS/s的第一个易受影响区域，这个频率低于模拟滤波器的截止频率。

为了最小化这种影响，446x, PXI-447x (H或以后版本), PCI-447x (F或以后版本), 和449x 通过AI.EnhancedAliasRejectionEnable这个属性节点支持低通抗混叠滤波器，这个属性节点过采样以致于它的采样率高于25.6 kS/s从而破坏数据。

对所有其他设备来说，推荐增大采样率来使易受影响区域高于模拟滤波器的截止频率。

相关链接: Product Manual: NI Dynamic Signal Acquisition User Manual
Low-Frequency Alias Rejection with the NI 446x, NI 447x, and NI 449x

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报告日期: 04/06/1998
最近更新: 07/11/2012
文档编号: 185A0DJV