连续信号的采样和恢复.doc
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电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
学生姓名:彭淼 学 号:2903101008 指导教师:魏芳伟
一、实验室名称:信号与系统实验室
二、实验项目名称:连续信号的采样和恢复
三、实验原理:
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:
1、使学生通过采样保持电路理解采样原理。
2、使学生理解采样信号的恢复。
实验内容:
实验内容(一)、采样定理验证
实验内容(二)、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
1、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”
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“原始波形”按钮,观察原始正弦波
图1 原始2.6kHz正弦波
4、按《指导书》图3.4-4的模块连线示意图连接各模块
5、点击SSP软件界面上的“采样后波形”按钮,观察采样后的波形
图2 10kHz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《指导书》图3.4-6的模块连线示意图连接各模块。
7、点击SSP软件界面上的“恢复波形”按钮,观察恢复后的波形
图3 3kHz的低通滤波器恢复后的波形
(二)、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)。可以观察到如图3.4-8~3.4-10所示的波形。
图4 原始2.6kHz正弦波
图5 5kHz采样后的波形
图6 3kHz的恢复滤波器恢复后的波形
实验数据及结果分析:
(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?
答:根据奈奎斯特采样定理,当采样频率fsmax大于信号最高频率fmax的2倍时,即fsmax=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,实验一中原始信号为2.6kHz,采样频率为10kHz,所以能恢复输入信号。
(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?
答:
与实验一的不同在于前者采样频率为10kHz2*2.6kHz,后者5kHz2*2.6kHz.
(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?
答:换成5kHz的U22后,则能恢复原始输入信号。
实验结论:
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max=2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。
报告评分:
指导教师签字:
U11恢复信号
5kHz 采样
输入信号2.6kHz
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