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采样实验报告

采样实验报告 取样定理实验报告 信号与系统设计性实验 1取样定理 综合性(设计性)实验报告 题目:取样定理 实验课程:学 号:姓 名:班 级:指导教师: 信号与系统 信号与系统设计性实验 2 取样定理 实验八 取样定理 一、实验目的 1、了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。 2、验证抽样定理。 二、实验仪器 1、20MHz双踪示波器一台。 2、信号与系统实验箱一台。 三、实验内容 1、观察抽样脉冲、抽样信号、抽样恢复信号。 2、观察抽样过程中,发生混叠和非混叠时的波形。 四、实验原理 1、离散时间信号可以从离散信号源获得,也可以从连续时间信号抽样而得。抽样信号fs?t?可以看成连续信号f?t?和一组开关函数s?t?的乘积。s?t?是一组周 fs?S称抽样频率。 期性窄脉冲,见图8-1,TS称为抽样周期,其倒数 图 8-1 矩形抽样脉冲 对抽样信号进行傅里叶分析可知,抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频率。平移的频率等于抽样频率fs及其谐波频率2fs、 3fs ?sinx??。当抽样信号是周期性窄脉冲时,平移后的频率幅度按 x规律衰减。 抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓,它占有的频带要比原信号频谱宽得多。 2、正如测得了足够的实验数据以后,我们可以在坐标纸上把一系列数据点连起来,得到一条光滑的曲线一样,抽样信号在一定条件下也可以恢复到原信号。只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率fn的低通滤波器,滤除高频分量,经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容,故在低通滤波器输出可以得 到恢复后的原信号。 3、但原信号得以恢复的条件是fs?2B,其中fs为抽样频率,B为原信号占有的频带宽度。而fmin?2B为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。当fs?2B时,抽样信号的频谱会发生混迭,从发生混迭后的频谱中我们无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。在实际使用中,仅包含有限频率的信号是极少的。因此即使fs?2B,恢复后的信号失真还是难免的。图8-2画出了当抽样频率 fs?2B(不混叠时)及当抽样频率fs?2B(混叠时)两种情况下冲激抽样信号的频谱。 (a) 连续信号的频谱 T (b) 高抽样频率时的抽样信号及频谱(不混叠) T (c) 低抽样频率时的抽样信号及频谱(混叠) 图8-2 抽样过程中出现的两种情况 4.为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原,除选用足够高的抽样频率外,常采用前置低通滤波器来防止原信号频谱宽而造成抽样后信号频谱的混 叠。但这也会造成失真。原始的语音信号带宽为40Hz到10000Hz,但实际中传输的语音信号的带宽为300Hz到3400Hz,并不影响我们的听觉效果,因此本实验加了前置滤波器。 五、实验步骤 1. 观察抽样信号波形。 ① J701置于“三角”, 选择输出信号为三角波,拨动开关K701选择“函数”; ② 默认输出信号频率为2KHz,按下S702使得输出频率为1KHz; ③ 连接P702与P601,输入抽样原始信号; ④ 连接P701与P602,输入抽样脉冲; ⑤ 调节电位器W701,信号输出信号幅度为1V。 ⑥ 拨动地址开关SW704改变抽样频率,用示波器观察TP603(Fs(t))的波形,此时需把拨动开关K601拨到“空”位置进行观察。 地址开关不同组合,输出不同频率和占空比的抽样脉冲,如表4-1所示: 2.验证抽样定理与信号恢复 信号恢复实验方案方框图如图4-7所示。 表4-1 抽样脉冲选择 图4-7信号恢复实验方框图 (2) 信号发生器输出f=1KHz,A=1V有效值的三角波接于P601,示波器CH1接于TP603观察抽样信号Fs(t),CH2接于TP604观察恢复的信号波形。 (3)拨动开关K601拨到“2K”位置,选择截止频率fc2=2KHz的滤波器;拨动开关K601拨到“4K”位置,选择截止频率fc2=4KHz的滤波器;此时在TP604可观察恢复的信号波形。 (4)拨动开关K601拨到“空”位置,未接滤波器。同学们可按照图4-8,在基本运算单元搭试截止频率fc1=2K的低通滤波器,抽样输出波形P603送入Ui端,恢复波形在Uo端测量,图中电阻可用电位器代替,进行调节。 图4-8截止频率为2K的低通滤波器原理图 (5)设1KHz的三角波信号的有效带宽为3KHz,Fs(t)信号分别通过截止频率为fc1和fc2低通滤波器,观察其原信号的恢复情况,并完成下列观察任务。 1. 当抽样频率为3KHz、截止频率为2KHz时: 篇二:信号抽样实验报告 大连理工大学实验报告 学院(系):专业:班级: 姓 名: 学号: 组: ___ 实验时间: 实验室: 实验台: 指导教师签字: 成绩: 实验三 信号抽样 一、实验目的 1 学会运用MATLAB完成信号抽样及

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