实验2：连续信号的采样和恢复.doc

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告（二） 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验室名称：信号与系统实验室 实验项目名称：连续信号的采样和恢复 三、实验原理： 实际采样和恢复系统如图3.4-1所示。可以证明，奈奎斯特采样定理仍然成立。 图3.4-1 实际采样和恢复系统 采样脉冲： 其中，，，。 采样后的信号： 当采样频率大于信号最高频率两倍，可以用低通滤波器由采样后的信号恢复原始信号。 四、实验目的与任务： 目的：1、使学生通过采样保持电路理解采样原理。 使学生理解采样信号的恢复。 任务：记录观察到的波形与频谱；从理论上分析实验中信号的采样保持与恢复的波形与频谱，并与观察结果比较。 五、实验内容： 1、采样定理验证 2、采样产生频谱交迭的验证 六、实验器材（设备、元器件）： 数字信号处理实验箱、信号与系统实验板的低通滤波器模块U11和U22、采样保持器模块U43、PC机端信号与系统实验软件、＋5V电源，连接线、计算机串口连接线等。 七、实验步骤： 打开PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验六”；使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。 【1.采样定理验证】 1、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”，如图1所示。 图1 观察原始信号的连线示意图 2、信号选择：按“3”选择“正弦波”，再按“＋”或“－”设置正弦波频率为“2.6kHz”。 按“F4”键把采样脉冲设为10kHz。 3、点击SSP软件界面上的按钮，观察原始正弦波。 4、按图2的模块连线示意图连接各模块。 图2观察采样波形的模块连线示意图 5、点击SSP软件界面上的按钮，观察采样后的波形。 6、用截止频率为3kHz的低通滤波器U11恢复采样后的信号。按图3的模块连线示意图连接各模块。 图3观察恢复波形的模块连线示意图 7、点击SSP软件界面上的按钮，观察恢复后的波形。 【2.采样产生频谱交迭的验证】 重复实验内容（一）的实验步骤1～7；注意在第2步中正弦波的频率仍设为“2.6kHz”后，按“F4”键把采样脉冲频率设为“5kHz”；在第6步中用3kHz的恢复滤波器（U11）。 【思考问题】 （1）画出实验内容（一）的原理方框图和各信号频谱，说明为什么实验内容（一）的输出信号恢复了输入信号？ （2）画出实验内容（二）的方框图，解释与实验内容（一）有何不同之处？ （3）如果改变实验内容（二）的3kHz恢复低通滤波器为截止频率为5kHz的低通滤波器（U22），系统的输出信号有何变化？ 八、实验数据及结果分析： 【1.采样定理验证】 【2．采样产生频谱交迭的验证】 【3.结果分析】 时 2、 时 时 九、实验结论： 1．当采样频率大于信号最高频率两倍，可以用低通滤波器由采样后的信号恢复原始信号。 2. 当采样频率介于信号最高频率一倍与两倍之间，用低通滤波器将采样后的信号恢复，会使原始信号产生频谱交迭。 3.合理设置采样脉冲对恢复信号很重要 十、总结及心得体会： 1. 当采样频率大于信号最高频率两倍，可以用低通滤波器由采样后的信号恢复原始信号。当采样频率介于信号最高频率一倍与两倍之间，用低通滤波器对信号恢复时，会产生频谱交迭。 2.实际问题中，合理选择采样频率很重要。 3. 通过对信号的采样与恢复加深了对采样定理的理解，验证了采样定理的正确性 4. 实际电路实验对理论课的学习有很大帮助。 十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 1、产生一个5KHz的原始正弦波，并用5KHz的采样脉冲对其采样，然后用滤波器对其恢复，观察能否恢复。 2、将正弦波改成其他波形，如方波，上述频率数据不变，步骤相同，观察实验结果。 报告评分： 指导教师签字： 2.6kHz正弦波 （原始波形） 10kHz采样的输出信号（采样后的波形） 用3kHz低通滤波器恢复波形（恢复后的波形） 2.6KHz正弦波 （原始波形） 5KHz采样的输出信号（采样后的波形） 用3kHz低通滤波器恢复波形（恢复后的波形）