信号的采样与分析和无失真传输系统 3.doc

渤海大学学生实验报告（理工类） 课程名称： 信号与系统实验 开课实验室： 信号与系统实验室 实验室位置： 新实验 楼 301 室 完成实验时间：2013 年 月 日 院（系、部） 工学院电子工程系 专业/年级/班 电子信息工程2011级2班 姓 名 实验项目（题目） 信号的采样与分析和无失真传输系统 学 号 实验环境 良好 指导教师 成 绩 成绩评定标准： 序 号 项 目 满分成绩 备 注 1 预习、实验原理 2 2 实验内容与实验步骤 3 3 分析、解决问题及创新能力 2 4 实验结果、数据处理 2 5 讨论及建议 1 评阅教师： 年 月 日 一、实验目的： 信号的采样与分析: 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。 无失真传输系统: 1、了解无失真传输的概念。 2、了解无失真传输的条件。 二、实验设备（名称、型号）： 实验电路箱、实验电路板、连接线 三、实验（设计）原理概述： 信号的采样与分析: 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的乘积。是一组周期性窄脉冲，见图2-1-1，TS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fn的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含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、但原信号得以恢复的条件是，其中为抽样频率，B为原信号占有的频带宽度。而为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。当时，抽样信号的频谱会发生混迭，从发生混迭后的频谱中我们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，恢复后的信号失真还是难免的。 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2-2-3的方案。除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。 无失真传输系统: 图 2-2-3 抽样定理实验方框图 渤海大学学生实验报告用纸 1、一般情况下，系统的响应波形和激励波形不相同，信号在传输过程中将产生失真。 线性系统引起的信号失真有两方面因素造成，一是系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，引起幅度失真。另一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，引起相位失真。 线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。而对于非线性系统则由于其非线性特性对于所传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。 所谓无失真是指响应信号与激励信号相比，只是大小与出现的时间不同，而无波形上的变化。设激励信号为，响应信号为，无失真传输的条件是 （4－1） 式中是一常数，为滞后时间。满足此条件时，波形是波形经时间的滞后，虽然，幅度方面有系数倍的变化，但波形形状不变。 2、对实现无失真传输，对系统函数应提出怎样的要求？ 设与的傅立叶变换式分别为。借助傅立叶变换的延时定理，从式4－1可以写出 （4－2） 此外还有 （4－3） 所以，为满足无失真传输应有 （4－4） （4－4）就是对于系统的频率响应特性提出的无失真传输条件。欲使信号在通过线性系统时不产生任何失真，必须在信号的全部频带内，要求系统频率响应的幅度特性是一常数，相位特性是一通过原点的直线。