数字音频技术(第6版) 81

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　　54数字音频技术（第6版
　　33输入低通滤波器
　　输入音频信号可能含有高于奈奎斯特（半采样）频率的高频内容。为了确保遵守奈奎斯特定理，因此也就防止了混叠，数字音频系统必须对音频输入信号进行带宽限制，消除高奈奎斯特频率的高频内容。这可以通过一个输入低通滤波器来完成，有时候它被称为抗混叠滤波器。在采样频率为48kHz的系统中，理想的滤波器截止频率为24k忆z。输入低通滤波器必须衰减掉高于半采样频率的所有信号，而且不影响低于半采样频率的信号。因此，理想滤波器该具有-个平坦的通带，一个瞬即或砖墙式的滤波特性，并且还有限衰减的阻带，如图
　　所示。除了这些频率响应方面的要求以外，理想滤波器还不能影响信号的相位线性度。虽然在实际中可以对理想滤波器进行近似，但对它的实现面临着一系列工程技术上的挑战。滤波器的通带必须有平坦的频率响应；实际中是存在一些频率上的参差不齐（波纹）的它们可以被最小化。阻带衰减必须等于或超过由字长决定的系统的动态范围。例如16bit系统需要超过-95dB的阻带衰减；-80dB的阻带衰减在最坏情况下将产生001%的混叠失真。现代的AD转换器使用数字滤波和过采样方法进行抗混叠，这将在本章后面部概述，并在第18章进行详细介绍。早期的系统仅仅使用模拟输入低通滤波器。由于模拟低通滤波器能清晰地阐明
　　叠滤波器的功用，而且即使现代的转换器仍在使用低阶的模拟滤波器，因此下面将对模拟低通滤波器进行说明。
　　保护带+
　　兽梅
　　波纹
　　阻带
　　频率（Hz
　　频率（Hz
　　S=采样频率
　　S=采样频率
　　图3.3：低通滤波器的各种特性
　　（A）理想低通滤波器具有一个平直的通带响应和瞬即的截止。
　　（B）实际中，滤波器在阻带和通带内都存在波纹，截止特性也是斜变的在早期的系统（与使用数字滤波器的现代系统相对）中，输入信号由一个具有尖锐截止特性的模拟滤波器进行低通滤波，从而使信号的频带被限制在半采样频率或以下。砖墙式截止特性要求在诸如平坦的通带和较低的相位失真等技术规格方面做出妥协。为了缓解由砖墙