電子科大連續(xù)信號的采樣和恢復信號與系統(tǒng)實驗報告

1、電孑斜大實驗報告學生姓名： 氺氺氺 學號：指導教師： 氺氺氺氺一、實驗室名稱：信號與系統(tǒng)實驗室二、實驗項目名稱：連續(xù)信號的采樣和恢復三、實驗原理：實際采樣和恢復系統(tǒng)如圖3.6-1所示?？梢宰C明，奈奎斯特采樣 定理仍然成立。巧，（/） pt圖3.6-1實際采樣和恢復系統(tǒng)采樣脈沖:ptt)廠 >pt(jco) =27raks(co-kcos)k=-其中，r«to2r sin(ka)r/2)%-7=f kcosr/2采樣后的信號:oo人'=一00a (z) xs(jeo) = yx (八仍-m)當采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器夂由 采樣后的信號& w恢

2、復原始信號x(r)。四、實驗目的：目的：1、使學生通過采樣保持電路理解采樣原理。2、使學生理解采樣信號的恢復。任務：記錄觀察到的波形與頻譜；從理論上分析實驗中信號的采 樣保持與恢復的波形與頻譜，并與觀察結果比較。五、實驗內容： 采樣定理驗證 采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗證六、實驗器材(設備、元器件)：實驗儀器名稱：數(shù)字信號處理實驗箱、信號與系統(tǒng)實驗板的低通濾波器模塊u11和u22、采樣保持器模塊u43、pc機端信號與系統(tǒng)實驗軟件、 +5v電源元器件及耗材：連接線、計算機串口連接線七、實驗步驟：(1)采樣定理驗證步驟： 打開pc機端軟件ssp.exe，在“實驗選擇”中選擇“實驗/、o 根據(jù)實驗書的指導，

3、接通實驗箱電源，連接接口區(qū)的“輸入 信號1”和“輸出信號”。 按實驗箱鍵盤“3”選擇好“正弦波”，按“ + ”將正弦波頻 率為“2.6khz”，按“f4”鍵把采樣脈沖設為lokhzo點擊ssp軟件界面上的按鈕。 觀察到，波形密集混論無法觀察。調節(jié)x軸分辨率，將其 調到最小，同時將y軸分辨率調到最大，從而觀察到穩(wěn)定波形。 將圖像截屏后，更改實驗箱電路連接方式，按照實驗指導書 上連接方式連接： 點擊ssp軟件界面上的.采祥后波形1按鈕,觀察采樣后的波形，同時將y軸分辨率減小，順利觀察到完整的采樣后波形圖，截屏保 存圖像。 立刻點擊，按鍵，發(fā)現(xiàn)信號混論，沒有回復成原始信 號狀態(tài)；多次點擊，均不可以實

4、現(xiàn)原始信號還原。 認真對著指導書操作步驟，進行實驗操作。發(fā)現(xiàn)恢復信號時 過急，為連接低通濾波器。 改變電路連接方式，將采樣保持器的輸出信號通過低通濾波 器u11，濾波器輸出信號接入接口區(qū)的輸出信號端口。 點擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察恢復后的波形， 并截屏，得到恢復后信號圖像。(2)采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗證操作：11重復的操作，在操作中，按“f4”鍵把采樣脈沖頻率設為“5khz”，其他操作行為不變。12由操作的經(jīng)驗，因此使得接下來的操作很順利。實驗內容（- 1.原始波形wfcctl)5s鱔禱t軸分肩摩v/»|vl0 c2 1 4 2 olo.a.o.as9sips掃纊x分鹯車(*/x

5、>iv) i i 5象七4t翰分摘事(f/wf)20 n »<odu)m40*1i 韆分摘(kmi/dn)t褊分攜車八、實驗數(shù)據(jù)及結果分析.采樣定理驗證（原始信號2.6khz,采樣信號10khz）2.采樣后波形3. 恢復信號截屏1 o£s1. 522.533.544.53trtw(is)101520255035404550ma (khz)x期分辨車（ns/dh）y鍬分講塞（v/div）ri貧形改擇 原抬波形11采擇后坡形1|刈教尺度實驗內容（. 1.原始波形、采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗證（原始信號2.6khz，采樣信號5khz） 2.采樣后波形餅i壤沖捕車om/div

6、） i 15鶴邋鰨車（mb）3.恢復后的信號49t軸分瓣本（l/dp） o.“今側x鵝分捕車（k麓z/mv）zttuuefleolb-2-多itis繚形1011h什x cap t «鱗纒鰭摩(kki)!對敵r攻！;v2 0 2 o.o.s3 -6t.5310 3hacbs)波汝選擇 g觸形|灰g波31-0.»卒（咖）i。050 2分析：兩次實驗測量的波形圖像，均有理論分析圖像差不多相似， 因此在一定誤差范圍內，兩次實驗操作步驟是正確的，得到的實 驗結果有效。九、實驗結論：由“采樣定理驗證”和“采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗證”兩個實驗得到六張實驗圖像，可以看出：采樣信號的頻率m應大于

7、等于原始信號頻率 1的2倍，只有滿足此條件，經(jīng)低通濾波器恢復的信號才不會失真。十、總結及心得體會：總結：通過兩個關于采樣定理驗證的實驗，能夠直觀且真實感受到， 采樣信號的頻率m應大于等于原始信號頻率w,的2倍，這一條件的 必要性。心得體會：實驗操作過程，一定要嚴謹細致，急躁可能會導致實驗出 很大錯誤，心態(tài)一定放平；少走彎路。十一、對本實驗過程及方法、手段的改進建議：意見：在取樣定理驗證操作中，是否可以考慮增加測電壓峰峰值的步驟，觀察實驗信號電壓變化關系，同理論值比較更加準確驗證取 樣定理。十二、思考問題：（1）畫出實驗內容（一）的原理方框圖和各信號頻譜，說明為什么 實驗內容（一）的輸出信號恢復

8、了輸入信號？實驗原理圖：功）沖）pr(f)原因：采樣脈沖:pt(t)廠 >pt(jco) =7juiks(co-kcos)=-«*>甘 rh2兀t sin(ka)j/2)_s t k t kcoj/2采樣后的信號：1 00xs xs(jco) = -y u-ka)s)1 x=-00當采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器夂由 采樣后的信號& w恢復原始信號x（r）。因為采樣信號頻率大于原始信號頻率的2倍，原始信號經(jīng)窄脈沖 信號提取之后，不會交叉重疊，因此信號不失真。采樣后信號在經(jīng)過 低通濾波器后，所以能夠不失真輸出。（2）畫出實驗內容（二）的方框圖，解釋與實驗內容（一）存何不 同之處？原理框圖:x0不同：實驗（二）采樣信號頻率w=5khz小于原始信號頻率砌的二倍5.2khz，所以采