通信原理試驗(yàn)七

1、實(shí)驗(yàn)七抽樣定理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解抽樣定理在通信系統(tǒng)中的重要性.2、掌握自然抽樣及平頂抽樣的實(shí)現(xiàn)方法.3、理解低通采樣定理的原理.4、理解實(shí)際的抽樣系統(tǒng).5、理解低通濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響.6、理解低通濾波器的相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響.7、理解帶通采樣定理的原理.、實(shí)驗(yàn)器材1、主控&信號(hào)源、3號(hào)模塊各一塊2、雙蹤示波器一臺(tái)3、連接線假設(shè)干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖1-1抽樣定理實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明抽樣信號(hào)由抽樣電路產(chǎn)生.將輸入的被抽樣信號(hào)與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號(hào),自然抽樣的信號(hào)經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號(hào).平頂抽樣和自然抽樣信號(hào)是通過開關(guān)S1切換

2、輸出的.抽樣信號(hào)的恢復(fù)是將抽樣信號(hào)經(jīng)過低通濾波器,即可得到恢復(fù)的信號(hào).這里濾波器可以選用抗混疊濾波器8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器或FPG嗽字濾波器有FIRIIR兩種.反sinc濾波器不是用來恢復(fù)抽樣信號(hào)的,而是用來應(yīng)對(duì)孔徑失真現(xiàn)象.要注意,這里的數(shù)字濾波器是借用的信源編譯碼局部的端口.在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)與信源編譯碼的內(nèi)容沒有聯(lián)系.四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)工程一抽樣信號(hào)觀測及抽樣定理驗(yàn)證概述：通過不同頻率的抽樣時(shí)鐘,從時(shí)域和頻域兩方面觀測自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形,以及信號(hào)恢復(fù)的混疊情況,從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯(lián)系,驗(yàn)證抽樣定理.1、關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線.源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：

3、MUSIC模塊3:TH1被抽樣信號(hào)將被抽樣信號(hào)送入抽樣單兀佶號(hào)源：A-OUT模塊3:TH2抽樣脈沖提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3抽樣輸出模塊3:TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇【主菜單】一【通信原理】一【抽樣定理】.調(diào)節(jié)主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V.3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：被抽樣信號(hào)MUSIC為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波.抽樣脈沖A-OUT為幅度3V、頻率9KHz、占空比20%的方波.4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.1觀測并記錄自然抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣檔位,用示波器分別觀測MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#

4、.主控&信號(hào)源rt.辛如a.rr3#MUSIC抽樣輸出(2)觀測并記錄平頂抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“平頂抽樣檔位,用示波器分別觀測MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#o主控&信號(hào)源土山小不治4山3#MUSIC抽樣輸出(3)觀測并比照抽樣恢復(fù)后信號(hào)與被抽樣信號(hào)的波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣檔位,用示波器觀測MUSIC主控&信號(hào)源和LPF-OUT3#,以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)的頻率,比擬觀測并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復(fù)信號(hào)有失真.(4)用頻譜的角度驗(yàn)證抽樣定理(選做)：用示波器頻譜功能觀測并記錄被抽樣信號(hào)MUSI

5、C和抽樣輸出頻譜.以100Hz的步進(jìn)減小抽樣脈沖的頻率,觀測抽樣輸出以及恢復(fù)信號(hào)的頻譜.(注意：示波器需要用250kSa/s采樣率(即每秒采樣點(diǎn)為250K),FFT縮放調(diào)節(jié)為X10).注:通過觀測頻譜可以看到當(dāng)抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號(hào)頻率時(shí),信號(hào)會(huì)產(chǎn)生混疊.實(shí)驗(yàn)工程二濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響概述：該工程是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率,分別觀測和繪制抗混疊低通濾波和fir數(shù)字濾波的幅頻特性曲線,并比擬抽樣信號(hào)經(jīng)這兩種濾波器后的恢復(fù)效果,從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響.1、測試抗混疊低通濾波器的幅頻特性曲線.(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線.源端口目標(biāo)端口連線說明佶號(hào)源

6、：A-OUT模塊3:TH5(LPF-IN)將信號(hào)送入模擬濾波器(2)開電,設(shè)置主控模塊,選擇【信號(hào)源】一【輸出波形】和【輸出頻率】,通過調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕,使A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波.(3)此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：抗混疊低通濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波.(4)實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.用示波器觀測LPF-OUT3#.以100Hz步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率,觀測并記錄LPF-OUT3#的頻譜.記入如下表格：A-OUT頻率/Hz基頻巾高度/V5K4.5K3.4K3.0K由上述表格數(shù)據(jù),畫出模擬低通濾波器幅頻特性曲線.思考：對(duì)于

7、3.4KHZ低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大小2、測試fir數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線.(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線.源端口目標(biāo)端口連線說明佶號(hào)源：A-OUT模塊3:TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器(2)開電,設(shè)置主控菜單：選擇【主菜單】一【通信原理】一【抽樣定理】一【FIR濾波器】.調(diào)節(jié)【信號(hào)源】,使A-out輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波.3此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：fir濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波.4實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.用示波器觀測譯碼輸出3#,以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源的頻率.

8、觀測并記錄譯碼輸出3#的頻譜.記入如下表格：A_out的頻率/Hz基頻巾高度/V5K4K3K2K.由上述表格數(shù)據(jù),畫出fir低通濾波器幅頻特性曲線.思考：對(duì)于3KHz低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大小3、分別利用上述兩個(gè)濾波器對(duì)被抽樣信號(hào)進(jìn)行恢復(fù),比擬被抽樣信號(hào)恢復(fù)效果.1關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線：源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3:TH1被抽樣信號(hào)提供被抽樣信號(hào)佶號(hào)源：A-OUT模塊3:TH2抽樣脈沖提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3抽樣輸出模塊3:TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器模塊3:TH3抽樣輸出模塊3:TH13編碼輸入送入F

9、IR數(shù)字低通濾波器FIR(2)開電,設(shè)置主控菜單,選擇【主菜單】一【通信原理】一【抽樣定理】濾波器】.調(diào)節(jié)W1主控信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右.(3)此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波.(4)實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.比照觀測不同濾波器的信號(hào)恢復(fù)效果：用示波器分別觀測LPF-OUT3#和譯碼輸出3#,以100Hz步進(jìn)減小抽樣時(shí)鐘A-OUT的輸出頻率,比照觀測模擬濾波器和FIR數(shù)字濾波器在不同抽樣頻率下信號(hào)恢復(fù)的效果.(頻率步進(jìn)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)置.)思考：不同濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣恢復(fù)有何影響

10、8.9HZ8.5HZ9HZ8.8HZ7.5HZ8HZ7HZ實(shí)驗(yàn)工程三濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響.概述：該工程是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率,從時(shí)域和頻域兩方面分別觀測抽樣信號(hào)經(jīng)fir濾波和iir濾波后的恢復(fù)失真情況,從而了解和探討不同濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響.1、觀察被抽樣信號(hào)經(jīng)過fir低通濾波器與iir低通濾波器后,所恢復(fù)信號(hào)的頻譜.(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線.源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3:TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)佶號(hào)源：A-OUT模塊3:TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3(抽樣輸出)模塊3:TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器(2

11、)開電,設(shè)置主控菜單,選擇【主菜單】一【通信原理】一【抽樣定理】.調(diào)節(jié)W1王控&晟源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右.(3)此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波.(4)實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.a、觀測信號(hào)經(jīng)fir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單,選擇【抽樣定理】一【FIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHZ；用示波器觀測恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜.b、觀測信號(hào)經(jīng)iir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單,選擇【抽樣定理】一【IIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A

12、-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHZ；用示波器觀測恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜.c、探討被抽樣信號(hào)經(jīng)不同濾波器恢復(fù)的頻譜和時(shí)域波形：被抽樣信號(hào)與經(jīng)過濾波器后恢復(fù)的信號(hào)之間的頻譜是否一致如果一致,是否就是說原始信號(hào)能夠不失真的恢復(fù)出來用示波器分別觀測fir濾波恢復(fù)和iir濾波恢復(fù)情況下,譯碼輸出3#的時(shí)域波形是否完全一致,如果波形不一致,是失真呢還是有相位的平移呢如果相位有平移,觀測并計(jì)算相位移動(dòng)時(shí)間.注：實(shí)際系統(tǒng)中,失真的現(xiàn)象不一定是錯(cuò)誤的,實(shí)際系統(tǒng)中有這樣的應(yīng)用.2、觀測相頻特性(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線.源端口目標(biāo)端口連線說明佶號(hào)源：A-OUT模塊3:TH13(編碼輸入)使源信

13、號(hào)進(jìn)入數(shù)字濾波器(2)開電,設(shè)置主控菜單,選擇【主菜單】一【通信原理】一【抽樣定理】一【FIR濾波器】.(3)此時(shí)系統(tǒng)初始實(shí)驗(yàn)狀態(tài)為：A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波.(4)實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測.比照觀測信號(hào)經(jīng)fir濾波后的相頻特性：設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出頻率為5KHz、峰峰值為3V的正弦波；以100Hz步進(jìn)減小A-OUT輸出頻率,用示波器比照觀測A-OUT主控&信號(hào)源和譯碼輸出3#的時(shí)域波形.相頻特性測量就是改變信號(hào)的頻率,測輸出信號(hào)的延時(shí)(時(shí)域上觀測).記入如下表格：A-OUT的頻率/Hz被抽樣信號(hào)與恢復(fù)信號(hào)的相位延時(shí)/ms3.5K3.4K3.3K五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析電路的工作原理,表達(dá)