FILTRI ANTI-ALIASING - 2



Il contenuto di queste pagine e' una libera traduzione dall'Inglese del tutorial prelevabile dal sito della Maxim (Filter Basics: Anti-Aliasing)

Sotto - campionamento (Undersampling)

Il processo di sotto campionamento o "undersampling" è un potente strumento che può essere utilizzato efficacemente in determinate applicazioni. Tale processo permette ad un ADC di funzionare come un miscelatore in quanto può prendere un segnale portante ad alta frequenza modulato e generare un'immagine di esso che è più bassa in frequenza. In questo modo si comporta come un down-converter. Un altro vantaggio chiave è che si puo' usare un ADC con una frequenza di campionamento più bassa di quella di Nyquist, con vantaggi significativi vantaggi di costo. Per esempio, si supponga di avere una portante di 10MHz modulata con un segnale avente una larghezza di banda di 100kHz ovvero ±50kHz centrati sui 10MHz (figura 2a). Se indichiamo con f1 la frequenza del segnale da campionare e con f2 = 4MHz la frequenza del campionamento. si ottengono i segnali con frequenza pari alla somma e alla differenza (f1+f2 e f1-f2) , ovvero di 14MHz e 6MHz ed i segnali con frequenza pari a (2f1, 2f2, 2f1+f2, f1+2f2,|2f1-f2|,|f1-2f2) ovvero a 8MHz, 20MHz, 18MHz, 2MHz, 24MHz e 16MHz. (figura 2b). Solo il segnale a 2MHz è di nostro interesse in quanto rappresenta un'immagine del segnale originario a 10MHz traslato alla frequenza di 2MHz. e su di esso possiamo ora effettuare l'elaborazione del segnali nel dominio digitale (filtrando e mescolando) per recuperare il segnale originale a 50kHz. Questo metodo rimuove l'esigenza di operare una vasta elaborazione analogica, Questo  è uno dei  vantaggi chiave. Tutto è fatto nel dominio digitale ed e' possibile fare dei cambiamenti nelle prestazioni e nelle caratteristiche del circuito modificando il software. Nell'ambito analogico un cambiamento delle prestazioni del circuito comporta il cambiamento dei componenti e del layout con notevoli aggravio dei costi.
Lo svantaggio del processo di undersampling è la presenza di segnali indesiderabili che possono comparire nella banda di frequenza di interesse e non si possono distinguere dal segnale voluto. Inoltre quando si opera il processo di sottocampionamento, i circuiti di ingresso dell'ADC devono essere in grado di trattare segnali a frequenza maggiore di quella a cui si effettua il sotto-campionamento. Nell'esempio di cui sopra, anche se la frequenza di campionamento era di 4MHz, i circuiti di ingresso dell'ADC devono essere in grado di acquisire anche un segnale a 10MHz. Di contro, se si usa un miscelatore analogico prima del convertitore A/D per spostare il segnale portante modulato fino alla banda di base, la larghezza di banda richiesta per i circuiti di ingresso dell'ADC può essere bassa e ottimale per acquisire solo segnali a 50kHz piuttosto che a 10MHz rilassando le specifiche per l'ADC e per i filtraggi in ingresso.

Figure 2a. Spettro di un segnale modulato

Figure 2b. Spettro di un segnale sottocampionato(componenti del primo e secondo ordine).