通信原理实验7

通信原理实验7

实验七抽样定理实验

四、实验步骤

实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证

4、实验操作及波形观测。

（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&信号源和抽样输出3#。

（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“平顶抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&信号源和抽样输出3#。

（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器观测MUSIC主控&信号源和LPF-OUT3# ，以100Hz的步进减小A-OUT主控&信号源

的频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。

实验项目二滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响

概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，分别观测和绘制抗混叠低通滤波和fir 数字滤波的幅频特性曲线，并比较抽样信号经这两种滤波器后的恢复效果，从而了解和探讨不同滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响。

1、测试抗混叠低通滤波器的幅频特性曲线。

（1）关电，按表格所示进行连线。

（2）开电，设置主控模块，选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】，通过调节相应旋钮，使A-OUT主控&信号源输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。

（3）此时实验系统初始状态为：抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V 的正弦波。

（4）实验操作及波形观测。

用示波器观测LPF-OUT3#。以100Hz步进减小A-OUT主控&信号源输出频率，观测并记录LPF-OUT3#的频谱。记入如下表格：

由上述表格数据，画出模拟低通滤波器幅频特性曲线。

思考：对于3.4KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？

2、测试fir数字滤波器的幅频特性曲线。

（1）关电，按表格所示进行连线。

（2）开电，设置主控菜单：选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR 滤波器】。调节【信号源】，使A-out输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。

（3）此时实验系统初始状态为：fir滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。

（4）实验操作及波形观测。

用示波器观测译码输出3#，以100Hz的步进减小A-OUT主控&信号源的频率。观测并记录译码输出3#的频谱。记入如下表格：

由上述表格数据，画出fir低通滤波器幅频特性曲线。

思考：对于3KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？

3、分别利用上述两个滤波器对被抽样信号进行恢复，比较被抽样信号恢复效果。

（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR 滤波器】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时

钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。

（4）实验操作及波形观测。对比观测不同滤波器的信号恢复效果：用示波器分别观测LPF-OUT3#和译码输出3#，以100Hz步进减小抽样时钟A-OUT的输出频率，对比观测模拟滤波器和FIR数字滤波器在不同抽样频率下信号恢复的效果。（频率步进可以根据实验需求自行设置。）

思考：不同滤波器的幅频特性对抽样恢复有何影响？

实验项目三滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。

概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，从时域和频域两方面分别观测抽样信号经fir滤波和iir滤波后的恢复失真情况，从而了解和探讨不同滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。

1、观察被抽样信号经过fir低通滤波器与iir低通滤波器后，所恢复信号的频谱。

（1）关电，按表格所示进行连线。

（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。

（4）实验操作及波形观测。

a、观测信号经fir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【FIR 滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。

b、观测信号经iir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【IIR 滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。

2、观测相频特性

（1）关电，按表格所示进行连线。

（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR

滤波器】。

（3）此时系统初始实验状态为：A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。

（4）实验操作及波形观测。

相频特性测量就是改变信号的频率，测输出信号的延时（时域上观测）。记入如下表格：

五、实验报告

1、分析电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。并列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据，对所测数据做简要分析说明。必要时借助于计算公式及推导。

3、分析以下问题：滤波器的幅频特性是如何影响抽样恢复信号的？简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。

思考一下，实验步骤中采用3K+1K正弦合成波作为被抽样信号，而不是单一频率的正弦波，在实验过程中波形变化的观测上有什么区别？对抽样定理理论和实际的研究有什么意义？