1.3 Nevoia de filtre antialiasing

Ați văzut că rata de eșantionare ar trebui să fie cel puțin dublul frecvenței maxime a semnalului pe care îl eșantionați. Cu alte cuvinte, frecvența maximă a semnalului de intrare trebuie să fie mai mică sau egală cu jumătate din rata de eșantionare. Dar cum vă asigurați că acest lucru este cu siguranță cazul în practică? Chiar dacă sunteți sigur că semnalul măsurat are o limită superioară a frecvenței sale, recepționarea de la semnalele de dispersie (cum ar fi frecvența liniei electrice sau de la posturile de radio locale) ar putea conține frecvențe mai mari decât frecvența Nyquist. Aceste frecvențe pot apoi să se dedubleze în intervalul de frecvență dorit și astfel să ne dea rezultate eronate.

Pentru a fi sigur că conținutul de frecvență al semnalului de intrare este limitat, se adaugă un filtru low-pass (un filtru care trece frecvențe joase, dar atenuează frecvențele înalte) înaintea dispozitivului de eșantionare și a ADC. Acest filtru este denumit filtru antialias deoarece prin atenuarea frecvențelor mai mari (mai mari decât Nyquist), previne dedublarea componentelor. Deoarece în acest stadiu (înainte de sampler și ADC) sunteți încă în lumea analogică, filtrul antialiasing este un filtru analogic.

Un filtru antialias ideal este prezentat în figura (a) de mai jos.

(a) filtru ideal anti-alias (b) filtru practic anti-alias

Un filtru ideal anti-aliasing trece toate frecvențele de intrare dorite (mai jos de f1) și taie toate frecvențele nedorite (mai sus de f1). Dar astfel de filtru nu este realizabil fizic. În practică, filtrele arată ca în figura (b) de mai sus. Ele trec toate frecvențele < f1 și taie toate frecvențele > f2. Regiunea dintre f1 și f2 este cunoscută ca banda de tranziție, care conține o atenuare treptată a frecvențelor de intrare.
Deși doriți să treceți numai semnale cu frecvențe < f1, acele semnale din banda de tranziție ar mai putea provoca aliasing. Prin urmare, în practică, frecvența de eșantionare ar trebui să fie mai mare de două ori decât cea mai mare frecvență din banda de tranziție. Deci, aceasta se dovedește a fi mai mult decât dublul frecvenței maxime de intrare (f1). Acesta este un motiv pentru care puteți observa că rata de eșantionare este mai mare decât dublul frecvenței maxime de intrare. Într-o lecție ulterioară vom vedea cum banda de tranziție a filtrului depinde de tipul de filtru proiectat.

1.4. Scala Decibeli