抽樣定理與信號(hào)恢復(fù)(學(xué)生用)

1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 實(shí)驗(yàn)五抽樣定理與信號(hào)恢復(fù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察離散信號(hào)頻譜，了解其頻譜特點(diǎn)。2、驗(yàn)證抽樣定理并恢復(fù)原信號(hào)。二、實(shí)驗(yàn)原理1、離散信號(hào)不僅可從離散信號(hào)源獲得，而且也可從連續(xù)信號(hào)抽樣獲得。抽樣信號(hào)f(t)f(t)S(t)S其中f為連續(xù)信號(hào)(例如三角波)，s是周期為T的矩形窄脈沖。T又稱抽SS1樣間隔，f稱抽樣頻率。f(t)、s(t)、f(t)波形如圖5-1。STSs(t)*0(c)tTS(b)圖5-1連續(xù)信號(hào)的抽樣過(guò)程將連續(xù)信號(hào)用周期性矩形脈沖抽樣而得到抽樣信號(hào)，可通過(guò)抽樣器來(lái)實(shí)現(xiàn)，信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 # 信號(hào)抽樣與恢復(fù)實(shí)驗(yàn)原理如圖5-2所示。f(t)s(t)低通濾波器f(t)

2、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 # #信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 圖5-2信號(hào)抽樣與恢復(fù)實(shí)驗(yàn)原理圖2、連續(xù)周期信號(hào)經(jīng)周期矩形脈沖抽樣后，抽樣信號(hào)的頻譜為F(jto)=A,Sa(2-)Fj(toQ)ST2S它包含了原信號(hào)頻譜以及重復(fù)周期為f（f學(xué)、畐度按牛Sa（竺）規(guī)律變化的原信號(hào)頻譜，即抽樣信號(hào)的頻譜是原信號(hào)頻譜的周期性延拓。因此，抽樣信號(hào)占有的頻帶比原信號(hào)頻帶寬得多。以三角波被矩形脈沖抽樣為例。三角波的頻譜F(j)兀D-k)=4E,Cj(-k)i兀k2k=-TOC o 1-5 h zk1兀k21k=抽樣信號(hào)的頻譜AtV1m0tF(/to)=(35)B),低通濾波器滿足fff-f。SSfmcSm為了防止原信號(hào)

3、的頻帶過(guò)寬而造成抽樣后頻譜混法，實(shí)驗(yàn)中常采用前置低通濾波器濾除高頻分量，如圖5-6所示。若實(shí)驗(yàn)中選用的原信號(hào)頻帶較窄，則不必設(shè)置前置低通濾波器。本實(shí)驗(yàn)采用有源低通濾波器，如圖5-7所示。若給定截止頻率f，并取cQ12(為避免幅頻特性出現(xiàn)峰值,=R=R,則電容的取值為12124吋QRc(5-1)圖5-6信號(hào)抽樣實(shí)驗(yàn)電路系統(tǒng)組成框圖圖5-7有源低通濾波器實(shí)驗(yàn)電路圖(5-2)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察抽樣信號(hào)波形。設(shè)置信號(hào)發(fā)生器在TP701輸出f=1KHz，E=2V幅值的三角波。連接P701與P601，用示波器觀察TP603(f(t)的波形，如實(shí)驗(yàn)原理S圖5-8所示。調(diào)整W601可改變抽樣頻率，并觀察TP

4、602和TP603波形的變化。2、驗(yàn)證抽樣定理與信號(hào)恢復(fù)(1)信號(hào)恢復(fù)實(shí)驗(yàn)原理如圖5-2所示。而實(shí)驗(yàn)電路所采用的電子元器件如圖5-7所示。10nFC604P611IIOP6145.6nF圖5-8信號(hào)抽樣與恢復(fù)實(shí)驗(yàn)原理圖（2）根據(jù)圖5-7所示提供的電路形式，分別設(shè)計(jì)兩個(gè)有源低通濾波器。它們的電路參數(shù)分別設(shè)截止頻率f二2KHz,f二4KHz,電阻R二R二5.1K,c1c212試依據(jù)計(jì)算公式5-1,5-2計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的C1和C2值,并進(jìn)行連線組成相應(yīng)的有源低通濾波器。（3）將信號(hào)發(fā)生器輸出的三角波信號(hào)接于P601，抽樣信號(hào)f（t）的輸出端SP603與低通濾波器輸入端P604相連，用示波器觀察抽樣信號(hào)

5、TP603端和低通濾波器輸出端TP604恢復(fù)信號(hào)波形的變化情況。（4股1KHz的三角波信號(hào)的有效帶寬為3KHz,fG）信號(hào)分別通過(guò)截止頻率為f=2KHz和f=4KHz低通濾波器時(shí)，觀察其原信號(hào)的恢復(fù)情況，并根據(jù)c1c2表5-1要求將觀察的結(jié)果記錄在表中。表5-1實(shí)驗(yàn)條件f(t)的波形f(t)波形抽樣頻率為3KHz截止頻率為2KHzS抽樣頻率為6KHz截止頻率為2KHz抽樣頻率為12KHz截止頻率為2KHz抽樣頻率為3KHz截止頻率為4KHz抽樣頻率為6KHz截止頻率為4KHz抽樣頻率為12KHz截止頻率為4KHz四、報(bào)告要求1、整理數(shù)據(jù)，正確填寫表格，總結(jié)離散信號(hào)頻譜的特點(diǎn)。2、整理在不同抽樣頻率(三種頻率)情況下,f與f(t)波形,比較后得出結(jié)論。3、比較f分別為正弦波和三角形，其f(t)的頻譜特點(diǎn)。S4、通過(guò)本實(shí)驗(yàn)?zāi)阌泻误w會(huì)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、雙蹤示波器1臺(tái)2、信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱1