Digitales Antialiasing

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo liebe Mess- und Nachrichtentechniker,
ich möchte ein digitales Antialising realisieren. Bevor jetzt die Hardware-Spazialisten unter Euch die Hände über dem Kopf zusammenschlagen und mich an den virtuellen Pranger stellen, laßt mich erst mal kurz erklären um was es genau geht und wie ich mir das vorstelle.

Ich muss Messungen machen mit einer relativ geringen Bandbreite (quasistationär bis maximal einige 100Hz). Das ist deutlich weniger, als meine Hardware kann (Summenabtastrate von 200KS/s bei 16 Kanälen). Ich möchte mit einer hohen Abtastrate (max 12,5 kHz bei 16 Kanälen) Abtasten und aus diesen Werten mit einer niedrigen „Abtastrate“ die Daten holen, die ich für eine Badbreite von einigen 100Hz brauche. Somit hätte ich eine Art digitales Anti-Aliasing erreicht.
Doch was genau mache ich mit den hoch abgetasteten Daten? Jeden x-ten Wert zu nehmen bringt nichts, da hab ich nix gewonnen, denn das Aliasing-Problem besteht dann immer noch. Deshalb habe ich mir überlegt, wenn ich mit 10kHz Abtaste und eigentlich nur eine Abtastrate von 200 Hz bräuchte 50 Werte zu nehmen und daraus den Mittelwert zu bilden; somit hätte ich dann ein digitales Anti-Aliasing erreicht, oder mach ich bei meinen Überlegungen einen riesen Denkfehler?

Wäre es auch möglich, anstatt die Daten zu mitteln ein digitales (Tiefpass-)Filter zu nehmen um die hochfrequenten Anteile herauszufiltern und dann nur jeden 50. Wert zur Weiterverarbeitung zu nehmen? Wenn ja, welches Filter ist das Beste, Tschebyscheff-, Bessel-, Butterworth-Filter. Tschebyscheff-Filter ist denke ich ungeeignet, da er im „Durchlassbereich“ (also unterhalb der Grenzfrequenz) eine Restwelligkeit und somit eine frequenzabhängige Verstärkung besitzt, was den Amplitudengang und somit das Ausgangssignal verfälschen würde. Stimmt das?

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen; schon mal im Voraus Danke für Eure Mühe
Gruß Rainer

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Hallo Rainer,

Hallo liebe Mess- und Nachrichtentechniker,
ich möchte ein digitales Antialising realisieren. Bevor jetzt
die Hardware-Spazialisten unter Euch die Hände über dem Kopf
zusammenschlagen und mich an den virtuellen Pranger stellen,
laßt mich erst mal kurz erklären um was es genau geht und wie
ich mir das vorstelle.

da wird Dich keiner an den Pranger stellen, denn das ist eine übliche Vorgehensweise um den Aufwand an teuren Analogfiltern zu minimieren. Das nennt man dann Oversampling und man macht es sowohl auf der ADC- als auch auf der DAC-Seite.

Ich muss Messungen machen mit einer relativ geringen
Bandbreite (quasistationär bis maximal einige 100Hz). Das ist
deutlich weniger, als meine Hardware kann (Summenabtastrate
von 200KS/s bei 16 Kanälen). Ich möchte mit einer hohen
Abtastrate (max 12,5 kHz bei 16 Kanälen) Abtasten und aus
diesen Werten mit einer niedrigen „Abtastrate“ die Daten
holen, die ich für eine Badbreite von einigen 100Hz brauche.
Somit hätte ich eine Art digitales Anti-Aliasing erreicht.
Doch was genau mache ich mit den hoch abgetasteten Daten?
Jeden x-ten Wert zu nehmen bringt nichts, da hab ich nix
gewonnen, denn das Aliasing-Problem besteht dann immer noch.

richtig

Deshalb habe ich mir überlegt, wenn ich mit 10kHz Abtaste und
eigentlich nur eine Abtastrate von 200 Hz bräuchte 50 Werte
zu nehmen und daraus den Mittelwert zu bilden; somit hätte ich
dann ein digitales Anti-Aliasing erreicht, oder mach ich bei
meinen Überlegungen einen riesen Denkfehler?

Der Denkfehler ist nicht ganz soo riesig, aber ein so realisiertes digitales „Filter“ ist ungeeignet, weil es die hohen Frequenzen nicht wirklich ausfiltert. Die Durchlaßkurve eines solchen Filters hat die Form A(x)= sin(x)/x (Spaltfunktion). Damit kommst Du über eine Steilheit von 6 dB/Oktave kaum hinaus. Was Du brauchst, ist ein sehr steiles Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von