關鍵詞：過采樣，抗混疊濾波器，抽取，數字信號處理器
1 引 言
模數（AD）轉換通常是數字信號處理應用中的步，依據應用的不同，對模數轉換器（ADC）也有不同的要求，衡量模數轉換器的重要的標準是它的轉換速率、分辨率和精度。應用過采樣技術，再加上適當的數字濾波和抽取，就可以得到比原有的ADC更高的分辨率。
在數字信號處理器（DSP）中應用過采樣技術需要快速ADC以非常快的速度來采樣模擬信號，并且需要快速DSP來執行數字低通濾波和抽取。TI公司出品的DSP芯片TMS320LF2407采用3．3V供電，30MIPS的執行速度使得指令周期縮短至33ns，內置有10位的AD轉換器，小轉換時間為500ns（詳見TI公司的資料：TMS320LF／LC240x DSPController，Systemand Peripherals，2000），這些為在DSP中應用過采樣技術創造了條件。
2 過采樣降低對模擬抗混疊濾波器的限制
在采樣過程中首要的問題是采樣頻率的選擇，Nyquist采樣定理指出：若連續信號x（t）是有限帶寬的，其頻譜的頻率為fc，對x（t）采樣時，若保證采樣頻率fs≥2fc，那么，就可由采樣信號恢復出x（t）。在實際對x（t）作采樣時，首先要了解x（t）的截止頻率fc，以確定應選取的采樣頻率fs。若x（t）不是有限帶寬的，在采樣前應使用抗混疊（anti－aliasing）濾波器對x（t）作模擬濾波，以去掉f＞fc的高頻成分。
因此，在AD轉換前就需要模擬低通濾波器具有尖銳的滾降特性，來限制模擬信號的頻譜。一個理想的濾波器應能讓所有低于fs／2的頻率通過，而完全阻隔掉所有大于fs／2的頻率。通常，濾波器和采樣頻率的選擇是將我們感興趣的頻帶限制在DC和fs／2之間。
用更高的采樣頻率可以降低對低通濾波器的限制，圖1所示為以2倍的原采樣頻率對模擬信號進行采樣，在這種情況下，濾波器的截頻為fs／2，阻帶的起始頻率為fs，這樣就可以讓所有我們感興趣的頻率通過，而抑制掉所有高于fs的頻率。但這樣做違反了Nyquist采樣定理，所以還需要用ADC后的數字濾波器來將信號的頻率限制到fs／2以下。采用了過采樣后的這種抗混迭濾波器可以得到簡化，允許的通帶到阻帶的過渡區很寬。