Антиалайзинговый фильтр (anti-aliasing filter) – это фильтр низкой частоты (ФНЧ), применяемый на входе АЦП для повышения качества оцифровки сигнала. Если F_d – частота дискретизации АЦП, то частота среза антиалайзингового ФНЧ примерно равна половине 0,5* F_d. Подавление частот сигнала выше половины частоты дискретизации АЦП исключает эффект наложения на сигнал зеркальных частот преобразования, или, как это обычно называют в классической литературе по ЦОС, исключает эффект наложения спектров. Антиалайзинговый фильтр фактически обеспечивает спектральную верность преобразования АЦП, исключая из сигнала сторонние призвуки – артефакты преобразования (если воспользоваться терминологией звуковых приложений).

Типичная АЧХ (в полосе частот от 0 до F_d) высококачественного звукового АЦП приведена на рисунке¹. Здесь за нуль децибел взят сигнал с максимально возможной амплитудой для данного входа АЦП. Такая АЧХ обеспечена многоступенчатой системой цифровых фильтров в архитектуре сигма-дельта АЦП, работающих на высокой частоте модулятора (многократно выше, чем  F_d). В сочетании с цифровыми фильтрами (если они имеются) для обеспечения подавления высоких частот во входном тракте АЦП применяют аналоговые фильтры, имеющие значительно меньший наклон АЧХ.   

АЦП с антиалайзинговым фильтром используют в звуковых приложениях, акустике, виброметрии – в тех областях, где важна спектральная верность преобразования и максимальная точность АС-измерений. В случае вышеприведённой АЧХ преобразователя максимальное качество преобразования обеспечивается, если эффективная полоса частот сигнала с небольшим запасом соответствует полосе частот от 0 до 0,5*F_d. В этом случае будет достигнут оптимум по соотношениям "сигнал-шум" и "сигнал-помеха", в том числе потому, что будут подавлены зеркальные частоты преобразования (если обеспечивается подавление частот выше F_d).

В виброметрии, где измеряют фазовые задержки, на весь тракт преобразования АЦП, включая антиалайзинговый фильтр, накладывают дополнительное требование линейности фазочастотной характеристики. 

В системе терминов линейные - нелинейные эффекты измерительного тракта можно утверждать, что антиалайзинговый фильтр кардинально уменьшает влияние нелинейных эффектов операции дискретизации АЦП, делая операцию дискретизации практически линейным преобразованием (если не учитывать возможные факторы нелинейности другой природы, например, возможную нелинейность по уровням квантования АЦП). 

Однако нельзя утверждать, что наличие антиалайзингового фильтра в тракте преобразования АЦП приемлемо для всех физических задач оцифровки сигнала. Например, особый стробоскопический режим работы возможен только для АЦП без антиалайзингового фильтра (например, с АЦП последовательного приближения), для которого верхняя частота полосы частот пропускания значительно выше половины частоты дискретизации. Ещё пример: при оцифровке импульсных сигналов с быстрыми перепадами при ширине спектра сигналов, превышающей ширину полосы частот АЦП с антиалайзинговым фильтром, возможен затяжной колебательный характер реакции фильтра на быстрые перепады сигнала, и не для всех решаемых задач такие реакции будут приемлемы.   

Для правильного толкования термина следует учесть:   

• В технической литературе встречается также схожий по физическому смыслу термин антиалиасинг, употребляемый в области обработки изображений, но в измерительной тематике (при обработке сигналов) правильней пользоваться термином антиалайзинговый фильтр, применяемым в ГОСТ Р 8.714-2010 и ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009.
• В технической литературе на интегральные сигма-дельта АЦП нередко под антиалайзинговым фильтром подразумевают внешний высокочастотный аналоговый ФНЧ, в то время как резко выраженную антиалайзинговую АЧХ в низкочастотных зонах эти интегральные АЦП нередко обеспечивают сами.
• В руководствах на модули АЦП², если говорится о наличии антиалайзингового фильтра, то подразумевается наличие у модуля соответствующей антиалайзинговой АЧХ, которую обеспечивает АЧХ всего тракта измерения модуля с учётом АЧХ его аналогового тракта, интегральных АЦП, цифровых фильтров в модуле АЦП (например, в FPGA) и фильтров на "верхнем" программном уровне, если они включены в поставляемое ПО.   

Упомянем также возможные реализации внешних антиалайзинговых фильтров по отношению к готовым модулям АЦП, если физическая задача пользователя требует применения таких фильтров. Например, это могут быть как интегральные ФНЧ на переключаемых конденсаторах, так и простые аналоговые ФНЧ 1-го порядка на основе RC-цепей. Несмотря на небольшой наклон АЧХ, пассивные RC-цепи (по сравнению с другими типами фильтров на основе процесса дискретизации) имеют максимально широкий динамический диапазон как в полосе частот пропускания, так и в полосе задержания, при этом ширина полосы задержания технически не ограничена частотой дискретизации, а ограничена только качеством реализации аналоговых цепей. Однако применения каких-либо фильтров на входе модулей АЦП (в системе "источник сигнала – кабель – модуль AЦП") требует инженерной оценки³ влияния фильтра на метрологические параметры измерительной системы при известных количественных воздействующих факторах и известных техтребованиях к каналу измерения конечной физической величины пользователя. Но, если рассматривать антиалайзинговый фильтр в качестве одной из мер оптимизации соотношения сигнал-помеха при работе с модулем АЦП в реальных условиях, то применение внешнего (по отношению к модулю) антиалайзингового фильтра в большинстве типичных задач может оказаться нецелесообразным в случае принятия других мер, уменьшающих проникновение помех в цепь измерения АЦП. 

• Dithering
• Измерения синхронные с фазой напряжения сети
• Какая частота преобразования АЦП нужна для решения моей задачи?
• Повышенные помехи, шум АЦП - анализ причин
• Допустимо ли при выборе оборудования обобщать требования по разнородным каналам измерения?
• Требования к источникам сигналов АЦП с входным динамическим коммутатором каналов в многоканальном режиме

---

Пример использования термина

Как уже было отмечено выше, термин применяется при описании технических характеристик в руководствах на модули АЦП, например, перечисленных ниже модулей измерительной системы LTR производства ООО "Л Кард".

Разрядность: 16 бит
Частота преобразования до 78 кГц на канал
Каналов: 4 дифференциальных
Диапазоны: ±30 мВ…10 В

Модуль АЦП универсальный
4 канала, 16 бит, 78 кГц

LTR22

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 117 кГц на канал
Каналов: 4 дифференциальных + 4 для ICP-датчиков или тензорезисторов
Диапазоны: ±2 В…±10 В

Модуль АЦП универсальный
4 канала, 24 бит, 117 кГц

LTR24

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 78 кГц на канал
Каналов: 8 для ICP-датчиков
Питание датчиков: источник тока 2,86 / 10 мА

Модуль АЦП для ICP датчиков
8 каналов, 24 бит, 78 кГц

LTR25

Измерительная система LTR