滤波器基础：抗混叠
在数据采样系统中，高于二分之一采样率的频率成分混叠(搬移)到有用频带。

大多数时间，混叠是有害的副作用，所以在模/数(AD)转换级之前，将欠采样的较高频率简单滤除。

但有时候，特意设计利用欠采样，混叠使得AD系统作为混频器工作。

本应用笔记讨论数据采样系统的不同滤波要求，介绍混叠以及用于抗混叠的不同类型滤波器。

滤波是一种我们往往视为当然的常见过程。

我们在打电话时，接收器滤除其它所有信道，使我们仅仅接收到特定的信道。

当我们调节立体声系统的均衡器时，利用带通滤波器选择性增大或降低特定频带的音频信号。

滤波器在几乎所有数据采样系统中扮演着重要角色。

大多数模/数转换器(ADC)都安装有滤波器，滤除超出ADC范围的频率成分。

有些ADC在其结构本身上就具有滤波功能。

我们接下来讨论数据采样系统、滤波要求以及与混叠的关系。

背景数据采样系统能够高精度处理的最大频率成分称为其奈奎斯特极限。

采样率必须大于或等于输入信号最高频率的两倍。

如果违反该规则，在有用频带内就会出现多余或有害的信号，称之为混叠。

例如，为了数字化1kHz信号，要求最低采样率为2kHz。

在实际应用中，采样率通常较高，以提供一定的裕量，降低滤波要求。

为帮助理解数据采样系统和混叠，我们以传统的电影摄影为例。

在西部老片中，当马车加速时，车轮正常加速转动，然后看起来车轮速度却变慢了，再然后似乎停止了。

当马车进一步加速时，车轮看起来像在倒转。

实际上，我们知道马车没有倒走，因为其它动作都一切正常。

什么原因造成了这种现象？答案就是：帧速率不够高，不足以准确捕获车轮的转动。

为帮助理解，假设在马车车轮上贴一个看得到的标记，然后车轮转动。

然后我们按时间拍摄照片(或采样)。

由于电影摄影机通过每秒捕获一定数量的照片来捕获动作，所以本质上是数据采样系统。

就像胶片采用车轮的离散图像一样，ADC捕获的是运动电信号的一系列快照。