FieldDAQフィルタの周波数応答

フィルタは、信号の周波数範囲または帯域幅に基づいて信号を区別します。周波数に基づいてフィルタが信号を識別する方法は、周波数応答と呼ばれます。一般に、フィルタの周波数応答は、入力周波数ごとの信号減衰 (振幅応答) と入力遅延 (位相応答) で表されます。

振幅応答

振幅応答について考慮する必要がある3つの重要な周波数範囲 (帯域幅) は、パスバンド、過渡帯域、およびストップバンドです。

パスバンド—フィルタが信号を変更せずに通過させる周波数の範囲です。これらの周波数における振幅の微細な変化は、パスバンドフラットネスと呼ばれます。これは、測定したい信号の周波数範囲です。

遷移帯域—フィルタ振幅応答が信号のロールオフを開始してある程度減衰が進んだが、完全な減衰量には達していない周波数の範囲です。過渡帯域の形状は、エイリアス除去および信号が時間領域でどのように表されるか (たとえば、ステップ応答) に影響を与えます。

ストップバンド—フィルタが入力信号をその最大減衰レベルまで減衰させる周波数の範囲です。理想的には、測定に不要なノイズ源の周波数をカバーするストップバンドを持つフィルタを選択します。

位相応答 (入力遅延)

データを処理するときにフィルタによって入力信号がある程度遅くなります。場合によっては、遅延は入力信号周波数の関数です。この場合、位相応答プロットによって、さまざまな入力周波数での正確な遅延とパスバンド内のさまざまな周波数の信号間での最大変動を知ることができます。入力遅延を読み取るには、NI-DAQmxのAI.フィルタ遅延プロパティを呼び出します。

各FieldDAQフィルタの周波数応答

各FieldDAQフィルタの周波数応答は、異なるアプリケーションに対応できるようにそれぞれ異なります。

• ブリックウォール―パスバンドはサンプリングされたデータレートの約0.4倍に達し、その後非常に鋭い過渡帯域で低下してストップバンドに到達し、存在する可能性のあるエイリアス成分やノイズを適切に排除します。ブリックウォールフィルタは、サンプルデータレート (ナイキスト周波数) の1/2以上のすべての信号成分から完全にエイリアス保護するように設計されています。
• バターワース―パスバンドは (ブリックウォールとコムフィルタとは対照的に) サンプリング周波数とは無関係です。これは、サンプリングレートの半分以下のノイズを除去する場合に柔軟に対応できます。ただし、設定によっては、過渡帯域が大きいために、測定でより高い周波数の信号のエイリアス成分がサンプルレートの半分を超えることがあります。
• コム―過渡帯域が周波数範囲の早いうちから始まるため、パスバンドは小さくなります。コムフィルタは、他のフィルタよりも群遅延が短く、時間領域での信号の表現に優れています (ステップ応答)。パスバンドおよび過渡帯域ノッチは、ブリックウォールフィルタと同様にデータサンプルレートを追跡します。コムフィルタの過渡帯域では、異なる周波数でもノッチ間隔が同じです。過渡帯域のノッチを整列させるために特定のサンプルレートでコムフィルタを使用するのは一般的で、それによって測定から特定のノイズ源周波数を除去することができます。

各FieldDAQフィルタの入力遅延

FieldDAQフィルタは、パスバンド内の信号間の入力遅延間で異なります。

• ブリックウォール―フィルタを通過するときにすべての入力周波数の遅延量は同じになります。線形位相が必要とされるアプリケーションや、異なるデバイスと構成間のデータ相関が必要とされるアプリケーションには、このフィルタを選択します。
• バターワース―周波数に応じて可変量で信号を遅らせます。
• コム―フィルタを通過するときにすべての入力周波数の遅延量は同じになります。コムフィルタの遅延はブリックウォールフィルタよりも短い遅延です。線形位相、短い遅延、または異なるデバイスと構成間のデータ相関が必要とされるアプリケーションには、このフィルタを選択します。

異なる入力周波数レンジで予測されるパスバンドゲインおよび信号遅延の変動量については、「 FD-11601仕様 」を参照してください。