電子科大連續(xù)信號(hào)的采樣和恢復(fù)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電孑斜大實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 氺氺氺 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師： 氺氺氺氺一、實(shí)驗(yàn)室名稱：信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：連續(xù)信號(hào)的采樣和恢復(fù)三、實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)如圖3.6-1所示?？梢宰C明，奈奎斯特采樣 定理仍然成立。巧，（/） pt圖3.6-1實(shí)際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)采樣脈沖:ptt)廠 >pt(jco) =27raks(co-kcos)k=-其中，r«to2r sin(ka)r/2)%-7=f kcosr/2采樣后的信號(hào):oo人'=一00a (z) xs(jeo) = yx (八仍-m)當(dāng)采樣頻率大于信號(hào)最高頻率兩倍，可以用低通濾波器夂由 采樣后的信號(hào)& w恢

2、復(fù)原始信號(hào)x(r)。四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗康模?、使學(xué)生通過(guò)采樣保持電路理解采樣原理。2、使學(xué)生理解采樣信號(hào)的恢復(fù)。任務(wù)：記錄觀察到的波形與頻譜；從理論上分析實(shí)驗(yàn)中信號(hào)的采 樣保持與恢復(fù)的波形與頻譜，并與觀察結(jié)果比較。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 采樣定理驗(yàn)證 采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證六、實(shí)驗(yàn)器材(設(shè)備、元器件)：實(shí)驗(yàn)儀器名稱：數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)箱、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板的低通濾波器模塊u11和u22、采樣保持器模塊u43、pc機(jī)端信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件、 +5v電源元器件及耗材：連接線、計(jì)算機(jī)串口連接線七、實(shí)驗(yàn)步驟：(1)采樣定理驗(yàn)證步驟： 打開pc機(jī)端軟件ssp.exe，在“實(shí)驗(yàn)選擇”中選擇“實(shí)驗(yàn)/、o 根據(jù)實(shí)驗(yàn)書的指導(dǎo)，

3、接通實(shí)驗(yàn)箱電源，連接接口區(qū)的“輸入 信號(hào)1”和“輸出信號(hào)”。 按實(shí)驗(yàn)箱鍵盤“3”選擇好“正弦波”，按“ + ”將正弦波頻 率為“2.6khz”，按“f4”鍵把采樣脈沖設(shè)為lokhzo點(diǎn)擊ssp軟件界面上的按鈕。 觀察到，波形密集混論無(wú)法觀察。調(diào)節(jié)x軸分辨率，將其 調(diào)到最小，同時(shí)將y軸分辨率調(diào)到最大，從而觀察到穩(wěn)定波形。 將圖像截屏后，更改實(shí)驗(yàn)箱電路連接方式，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 上連接方式連接： 點(diǎn)擊ssp軟件界面上的.采祥后波形1按鈕,觀察采樣后的波形，同時(shí)將y軸分辨率減小，順利觀察到完整的采樣后波形圖，截屏保 存圖像。 立刻點(diǎn)擊，按鍵，發(fā)現(xiàn)信號(hào)混論，沒(méi)有回復(fù)成原始信 號(hào)狀態(tài)；多次點(diǎn)擊，均不可以實(shí)

4、現(xiàn)原始信號(hào)還原。 認(rèn)真對(duì)著指導(dǎo)書操作步驟，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。發(fā)現(xiàn)恢復(fù)信號(hào)時(shí) 過(guò)急，為連接低通濾波器。 改變電路連接方式，將采樣保持器的輸出信號(hào)通過(guò)低通濾波 器u11，濾波器輸出信號(hào)接入接口區(qū)的輸出信號(hào)端口。 點(diǎn)擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察恢復(fù)后的波形， 并截屏，得到恢復(fù)后信號(hào)圖像。(2)采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證操作：11重復(fù)的操作，在操作中，按“f4”鍵把采樣脈沖頻率設(shè)為“5khz”，其他操作行為不變。12由操作的經(jīng)驗(yàn)，因此使得接下來(lái)的操作很順利。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（- 1.原始波形wfcctl)5s鱔禱t軸分肩摩v/»|vl0 c2 1 4 2 olo.a.o.as9sips掃纊x分鹯車(*/x

5、>iv) i i 5象七4t翰分摘事(f/wf)20 n »<odu)m40*1i 韆分摘(kmi/dn)t褊分?jǐn)y車八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析.采樣定理驗(yàn)證（原始信號(hào)2.6khz,采樣信號(hào)10khz）2.采樣后波形3. 恢復(fù)信號(hào)截屏1 o£s1. 522.533.544.53trtw(is)101520255035404550ma (khz)x期分辨車（ns/dh）y鍬分講塞（v/div）ri貧形改擇 原抬波形11采擇后坡形1|刈教尺度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（. 1.原始波形、采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證（原始信號(hào)2.6khz，采樣信號(hào)5khz） 2.采樣后波形餅i壤沖捕車om/div

6、） i 15鶴邋鰨車（mb）3.恢復(fù)后的信號(hào)49t軸分瓣本（l/dp） o.“今側(cè)x鵝分捕車（k麓z/mv）zttuuefleolb-2-多itis繚形1011h什x cap t «鱗纒鰭摩(kki)!對(duì)敵r攻！;v2 0 2 o.o.s3 -6t.5310 3hacbs)波汝選擇 g觸形|灰g波31-0.»卒（咖）i。050 2分析：兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量的波形圖像，均有理論分析圖像差不多相似， 因此在一定誤差范圍內(nèi)，兩次實(shí)驗(yàn)操作步驟是正確的，得到的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果有效。九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由“采樣定理驗(yàn)證”和“采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)得到六張實(shí)驗(yàn)圖像，可以看出：采樣信號(hào)的頻率m應(yīng)大于

7、等于原始信號(hào)頻率 1的2倍，只有滿足此條件，經(jīng)低通濾波器恢復(fù)的信號(hào)才不會(huì)失真。十、總結(jié)及心得體會(huì)：總結(jié)：通過(guò)兩個(gè)關(guān)于采樣定理驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)，能夠直觀且真實(shí)感受到， 采樣信號(hào)的頻率m應(yīng)大于等于原始信號(hào)頻率w,的2倍，這一條件的 必要性。心得體會(huì)：實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，一定要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，急躁可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出 很大錯(cuò)誤，心態(tài)一定放平；少走彎路。十一、對(duì)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法、手段的改進(jìn)建議：意見：在取樣定理驗(yàn)證操作中，是否可以考慮增加測(cè)電壓峰峰值的步驟，觀察實(shí)驗(yàn)信號(hào)電壓變化關(guān)系，同理論值比較更加準(zhǔn)確驗(yàn)證取 樣定理。十二、思考問(wèn)題：（1）畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）的原理方框圖和各信號(hào)頻譜，說(shuō)明為什么 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）的輸出信號(hào)恢復(fù)

8、了輸入信號(hào)？實(shí)驗(yàn)原理圖：功）沖）pr(f)原因：采樣脈沖:pt(t)廠 >pt(jco) =7juiks(co-kcos)=-«*>甘 rh2兀t sin(ka)j/2)_s t k t kcoj/2采樣后的信號(hào)：1 00xs xs(jco) = -y u-ka)s)1 x=-00當(dāng)采樣頻率大于信號(hào)最高頻率兩倍，可以用低通濾波器夂由 采樣后的信號(hào)& w恢復(fù)原始信號(hào)x（r）。因?yàn)椴蓸有盘?hào)頻率大于原始信號(hào)頻率的2倍，原始信號(hào)經(jīng)窄脈沖 信號(hào)提取之后，不會(huì)交叉重疊，因此信號(hào)不失真。采樣后信號(hào)在經(jīng)過(guò) 低通濾波器后，所以能夠不失真輸出。（2）畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（二）的方框圖，解釋與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）存何不 同之處？原理框圖:x0不同：實(shí)驗(yàn)（二）采樣信號(hào)頻率w=5khz小于原始信號(hào)頻率砌的二倍5.2khz，所以采