信号与系统标准实验报告_连续信号的采样和恢复.docVIP

电子科技大学 通信与信息工程学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称： 信号与系统 电子科技大学教务处制表 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名：楼秋文 学号：2903102008 指导教师：张鹰 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 实验原理： 采样和恢复系统如下图所示。可以证明，奈奎斯特采样定理仍然成立。 采样和恢复系统图示 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。 实验目的： 1、通过采样保持电路理解采样原理。 2、理解采样信号的恢复。 实验内容： 1、采样定理验证： 2、采样产生频谱交迭的验证 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。 实验步骤： （一）、采样定理验证：实验步骤： 1、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”，如下图所示。 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、按下图所示的模块连线示意图连接各模块。 观察采样波形的模块连线示意图 点击SSP软件界面上的按钮，观察采样后的波形。 用截止频率为3kHz的低通滤波器U11恢复采样后的信号。按下图所示 的模块连线示意图连接各模块。 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。 、采样产生频谱交迭的验证：实验步骤： 重复上述（一）的实验步骤1～7，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）。 实验数据及结果分析： （一）、采样定理验证：输入信号频率为2.6kHZ，采样频率10kHZ，恢复频率3kHZ： （二）、采样产生频谱交迭的验证：输入信号频率为2.6kHZ，采样频率5kHZ，恢复频率3kHZ： 实验结果分析： 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？ 原理方框图在实验原理中已经画出，各信号频谱在上面截图中也已经给出。实验一中的输出信号恢复到了输入信号，是因为采样频率约为输入信号频率的4倍，完全满足采样定理的要求。 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？ 实验二中实用的采样频率约为输入信号的1.92倍，不满足采样定理中要求的2倍，以至于无法将输出信号完全恢复到输入信号。 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？ 如果实验二中将截止频率为3kHz的恢复低通滤波器改为截止频率为5kHz的低通滤波器，则系统的输出信号同样无法恢复到原输入信号，因为用于恢复信号的低通滤波器的截止频率必须小于采样频率减去输入信号频率，而5kHZ大于这个差值。 实验结论： 该实验通过两个采样和两个恢复验证了采样定理。即只有当采样频率大于输入信号频率的两倍以上，得到的输出信号才能通过一个截止频率大于输入信号频率，而小于采样频率减去输入信号频率的理想低通滤波器恢复到原输入信号。 总结及心得体会： 通过该实验，对采样定理我有了更深入的了解。实验中通过用两个不同的频率对同一信号进行采样后进行恢复，更加形象化的解释了采样定理的要求。 对本实验过程及方法、手段的改进建议： 由于实验中为实验板供电的电源线是与实验板分离的，使得每一次做实验都要讲电源线重新与实验板相连，时间一长，导致电源线接口接触不良，实验中常会因电源连接不稳定而需要重复做，浪费了很多时间。我认为应该将电源线与实验板集成到一块儿，每次实验时，只需打开电源开关即可开始实验，避免因电源连接不稳定而耽搁实验进程。 报告评分： 指导教师签字：