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1、也孑科大学生姓名:*学号:*相导弱Uffi,*一、实验室名称:信号与系统实验室二、实验工程名称: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3.6-1所示。可以证明,奈奎斯特采样定理仍然成立。图361实际采样和恢复系统采样脉冲: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与恢复原始信号M)。四、实验目的: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。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,并与观察结果比拟。五、实验内容:采样定理验证采样产生频谱交迭的验证六、实验器材(设备、元器件
2、):实验仪器名称: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Ull和U22、采样保持器模块U43、PC机端信号与系统实验软件、+5V电源元器件及耗材:连接线、计算机串口连接线七、实验步骤:(1)采样定理验证步骤: 翻开PC机端软件SSP.EXE,在“实验选择”中选择“实验六”。 根据实验书的指导,接通实验箱电源,连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”。 按实验箱键盘“3”选择好“正弦波”,按“+”将正弦波频率为“2.6kHz”,按“F4”键把采样脉冲设为IOkHZ。点击SSP软件界面上的.原始波形1按钮。 观察到,波形密集混论无法观察。调节X轴分辨率,将其调到最小,同时将Y轴分辨率
3、调到最大,从而观察到稳定波形。将图像截屏后,更改实验箱电路连接方式,按照实验指导书上连接方式连接: 点击SSP软件界面上的采样后波形I按钮,观察采样后的波形,同时将Y轴分辨率减小,顺利观察到完整的采样后波形图,截屏保存图像。 立刻点击.恢复波形I按键,发现信号混论,没有回复成原始信号状态;屡次点击,均不可以实现原始信号复原。 认真对着指导书操作步骤,进行实验操作。发现恢复信号时过急,为连接低通滤波器。改变电路连接方式,将采样保持器的输出信号通过低通滤波器Ull,滤波器输出信号接入接口区的输出信号端口。点击SSP软件界面上的W按钮,观察恢复后的波形,并截屏,得到恢复后信号图像。(2)采样产生频谱
4、交迭的验证操作:11重复的操作,在操作中,按“F4”键把采样脉冲频率设为“5kHz”,其他操作行为不变。12由操作的经验,因此使得接下来的操作很顺利。八、实验数据及结果分析:实验内容(一)、采样定理验证(原始信号2.6kHz,采样信号IOkHZ)1.原始波形2.采样后波形3.恢复信号截屏实验内容(二)、采样产生频谱交迭的验证(原始信号2.6KHz,采样信号5kHz)1.原始波形2.采样后波形如TX分lR(N)中XM9*(W9M,r11-T-oom3.恢复后的信号-J分析:两次实验测量的波形图像,均有理论分析图像差不多相似,因此在一定误差范围内,两次实验操作步骤是正确的,得到的实验结果有效。九、
5、实验结论:由“采样定理验证”和“采样产生频谱交迭的验证”两个实验得到六张实验图像,可以看出:采样信号的频率他应大于等于原始信号频率的的2倍,只有满足此条件,经低通滤波器恢复的信号才不会失真。十、总结及心得体会:总结:通过两个关于采样定理验证的实验,能够直观且真实感受到,采样信号的频率他应大于等于原始信号频率的的2倍,这一条件的必要性。心得体会:实验操作过程,一定要严谨细致,急躁可能会导致实验出很大错误,心态一定放平;少走弯路。十一、对本实验过程及方法、手段的改良建议:意见:在取样定理验证操作中,是否可以考虑增加测电压峰峰值的步骤,观察实验信号电压变化关系,同理论值比拟更加准确验证取样定理。十二
6、、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?实验原理图:原因:采样脉冲:其中,g=生,三Sin(ZgN/2),TTks2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/C/&)由采样后的信号/恢复原始信号加)。因为采样信号频率大于原始信号频率的2倍,原始信号经窄脉冲信号提取之后,不会交叉重叠,因此信号不失真。采样后信号在经过低通滤波器后,所以能够不失真输出。(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?原理框图:不同:实验(二)采样信号频率Ws=5kHz小于原始信号频率WM的二倍5.2kHz,所以采样后的信号出现交叉重叠,从而失真。固经过低通滤波器输出的信号完全失真。(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?变化:输出信号幅度增大,但仍是处于失真状态。报告评分:指导教师签字: