实验六  信号的抽样与恢复实验报告

一、           实验目的

（1）了解电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。抽样信号可以看成连续信号和一组开关函数是一组周期形窄脉冲，见图2-9-1，称为抽样周期，其倒数称抽样频率。

     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及其谐波频率、….。当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按

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的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包括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）还原信号得以恢复的条件是，其中为抽样频率，为原信号的最高频率。而为最低抽样频率，又称“奈斯特抽样率”。当时，抽样信号的频谱会发生混叠，从发生混叠后的频谱中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，回复后的信号失真还是难免的。图2-9-2画出了当抽样频率（不混叠时）及当抽样频率（混叠时）两种情况下冲激抽样信号的频谱。

实验中选用，，三种抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理——要使信号采样后能不失真地还原，抽样频率必须大于信号频率中最高频率的两倍。

（4）为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原，可用实验原理框图2-9-3的方案。初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。如实验选用的信号频带较窄，则可不设前置低通滤波器。本实验就是如此。

三、           使用仪器、材料

（1）20MHz双踪示波器一台。

（2）信号与系统实验箱一套。

四、           实验步骤

（1）先将函数信号发生器产生的正弦波送入抽样器，即用跳线将函数信号发生器的输出端与本实验模块的输入端相连。（被抽样的连续信号，最好选为三角波，并选择三角波的频率为80Hz、幅度为2V左右）。

   （2）再将抽样频率分别选为1200Hz、1600Hz、2400Hz、5600Hz对三角波或正弦波抽样，观察经抽样后的正弦波或三角波信号以及复原后的信号，比较失真情况。（为便于观察，被抽样信号的频率一般选择50~40Hz的范围，而抽样频率即为抽样脉冲的频率，抽样脉冲的频率则是通过电位器来调节的。）

   （3）若使用外接信号源，应将外接信号源的地与本实验箱的地相连，并将信号的输出端接入本实验模块的输入端。

   （4）各测试点的波形分别为：

GND：接地端。

TP501：输入信号的波形。

TP502：本地输出的抽样脉冲。

TP503：经反相后的抽样脉冲。

TP504：抽样信号输出。

TP505：还原后的信号输出。

  

   （5）将被抽样的三角波信号的频率改为800Hz,重复步骤1、2。

   （6）将被抽样的三角波信号的频率改为20Hz,，重复步骤1、2.。

五、           实验过程原始记录（数据、图表、计算等）

六、实验结果及分析

  （1）当对频率为80Hz的三角波进行抽样时，整理在三种不同抽样频率情况下，原信号抽样信号以及复原信号的波形，比较后得出结论。

 

  （2）当对频率为800Hz的三角波进行抽样时，整理在，，三种不同抽样频率情况下，原信号、抽样信号以及复原信号的波形，比较后得出的结论。

  （3）总结实验调试中的体会，回答思考题。

思考题：

（1）若连续时间信号为520Hz的正弦波，开关函数为=0.5ms的窄脉冲，试求抽样后信号。

 

 （2）设计一个二阶RC低通滤波器，截止频率为5ＫＨｚ．

（３）若连续时间信号取频率为２００～３００Hz的方波和三角波，计算其有效的频带宽度。该信号经频率为的周期买抽抽样后，若希望通过低通滤波后的信号失真较小，则抽样频率和低通滤波器的截止频率应取多大？试设计一满足上述要求的低通滤波器。

 （4）实际上，当抽样频率是原信号频率的多少倍时，还原信号失真较少？

 

第二篇：实验报告五 信号的采样与恢复

深 圳 大 学 实 验 报 告

      课程名称：­            信号与系统                           

      实验项目名称：       信号的采样与恢复                             

              

学院：                 信息工程                       

        

      专业：                    电子                         

        

      指导教师：                                     

           

      报告人：   学号：班级：  2          

      

      实验时间：                20##-05-25                                    

      实验报告提交时间：       20##-06-09                    

教务部制

深圳大学学生实验报告用纸

注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

    2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。