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东南大学信息学院 - 系统实验 - 第一次实验 -------------------------------------------------------------------------- 作者 : _____________ -------------------------------------------------------------------------- 日期 : _____________ 信源编译码实验 抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的模拟信号进行抽样，且抽样速 率达到一定的数值时，那么根据这些抽样值就可以准确地还原信号。也就是 说传输模拟信号的采样值就可以实现模拟信号的准确传输。电路图可以看 出，抽样脉冲先对原始信号进行自然或者平顶抽样，将得到的抽样信号进行 传输到接收端，接收端进行滤波即可恢复到原始波形，但是要注意，满足抽 样脉冲的频率大于等于原始信号的两倍才可以准确恢复。 5.2 自然抽样验证 各参数的设置如下： 信号类型 频率 幅度 占空比 原始信号 2000Hz 20 / 抽样信号 8000Hz / 4/8 2K 正弦波 3K 2K 1.5 倍抽样脉冲 2K 正弦波 4K 2K 2 倍抽样脉冲 2K 正弦波 8K 2K 4 倍抽样脉冲 2K 正弦波 16K 2K 8 倍抽样脉冲 当原始信号频率保持 2k 不变时，抽样脉冲的频率从 3k 到 16k 变化时，我 们可以看出，当抽样脉冲频率小于 4k 取样信号的频谱发生混叠，无法准确的 恢复出原始信号，但是当频率大于 4k 时将不会发生混叠，随着频率增大，恢 复的越来越好。 1K 三角波 16K 2K 复杂信号恢复 1K 三角波 16K 6K 复杂信号恢复 对于三角波来说，三角波的频域是无限扩展的，所以一定要选取远大于奈 奎斯特采样频率才可以较准确的恢复出原始信号，当然还会有混叠，所以无法 真正的恢复出原始信号。从中可以看出，虽然恢复出了原始信号，但是仍有一 定的失真。从频谱图也可以看出，出现一定的混叠。 5.3 频谱混叠现象验证 设置原始信号为：“正弦”， 1000hz ，幅度为 20 ；设置抽样脉冲：频率： 8000hz  ，占空比：  4/8  （50% ）；恢复滤波器截止频率：  2K 信号类型  频率  幅度  占空比 原始信号  1000Hz  20  / 抽样信号  8000Hz  /  4/8 使用示波器观测原始信号  3P2 ，恢复后信号  6P4 。当  3P2  为  6k  时，记录恢复 信号波形及频率；当  3P2  为  7k  时，记录恢复信号波形及频率；记录  3P2  为不 同情况下，信号的波形，并分析原因，其是否发生频谱混叠？ 原始信号  恢复信号 6k  2k 原始信号  恢复信号 7k  2K 当信号频率为  6k 、7kHz  时，都超出抽样频率  8k*1/2=4k  ，因此会发生频谱 混叠。经过  2k  低通滤波器之后，高频分量被去掉，所以基本恢复为  2k  正弦 波。但是通频带之内仍然有低频的杂波分量，所以信号的毛刺比较明显。 5.4 抽样脉冲占空比恢复信号影响 设置原始信号为：“正弦”， 1000hz ，幅度为 20 ；设置抽样脉冲：频率： 8000hz ，占空比： 4/8 （50% ）；恢复滤波器截止频率： 2K 信号类型 频率 幅度 占空比 原始信号 1000Hz 20 / 抽样信号 8000Hz / 4/8 维持原始信号不变，不断改变占空比记录波形如下： 占空 比  第一个零 点 1/8 64k 2/8 32k 4/8 16k 从图中可以看出，第一个过零点的值为抽样频率乘以占空比的倒数，也就是说 当占空比增大时，第一个过零点的值逐渐减小，另外占空比越大，恢复的信号 幅度越大，这是因为占空比越大使得发送的信号功率越大。 5.5 平顶抽样验证 (1). 修改参数进行测量 通过实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数；如：设置原 始信号为：“正弦”， 1000hz ，幅度为 20 ；设置抽样脉冲：频率： 8000hz ，占空比： 4/8 （ 50% ）； (2). 对比自然抽样和平顶抽样频谱 使用示波器的 FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号 3P6 。在实验框图上通过“切换开关”，选择到“自然抽样”功能，观察并记录其频谱；切换到“平顶抽样”，观察并记录器频谱。 自然抽样  平顶抽样 PCM 编译码实验 5.2 PCM 编码原理验证 抽样脉冲信号以及输出时钟信号图如下： 从图中我们可以看出来，抽样脉冲宽度是输出时钟宽度的两倍，同时频 率是它的 1/8 ，同步沿为下降沿。 PCM 编