通信原理实验_抽样定理
通信原理实验-抽样定理实验
电子与信息工程系《通信原理实验》任务及报告书实验名称抽样定理实验指导教师班级姓名学号总成绩一、实验目的1.掌握抽样定理的概念；2.掌握模拟信号抽样与还原的原理与实现方法；3.了解模拟信号抽样过程的频谱。
二、实验内容1.采用不同频率的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号与还原信号的波形和频谱；2.采用同一频率但不同占空比的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号与还原信号的波形和频谱。
三、所需设备1.信号源模块；2.模拟信号数字化模块；3.20MHz双踪示波器；4.频谱分析仪（可用数字存储示波器代替）。
四、实验原理1.简述抽样定理的概念及实现方法……2.抽样信号的还原……五、实验步骤1.将所用模块固定在机箱中，确保电源接触良好；2.连线：信号源模块模拟信号数字化模块2K正弦基波—————————————抽样信号DDS-OUT —————————————抽样脉冲模拟信号数字化模块模拟信号数字化模块PAM输出—————————————解调输入3.接通电源（220V AC输入开关、模块电源开关要全部打开）；4.调节信号源模块“2K调幅”旋钮，使“2K正弦基波”输出3V左右；5.不同频率方波抽样：a.信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波A”，调节“DDS调幅”旋钮，使其峰峰值为3V左右；b.示波器双踪观测“抽样信号”与“PAM输出”测试点波形，对比方波A的频率为4KHz、8KHz、116KHz、32KHz等典型频率值时“PAM输出”测试点的波形和频谱；c.示波器双踪观测“抽样信号”与“解调输出”测试点波形，对比各典型频率值时抽样信号还原的效果。
6.同频率但不同占空比方波抽样：a.信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波B”，调节“DDS调幅”旋钮，使其峰峰值为3V左右、输出频率为4KHz；b.示波器双踪观测“抽样信号”与“PAM输出”测试点波形，对比方波B的占空比为5%、20%、35%、50%、80%等值时“PAM输出”测试点的波形和频谱；c.示波器双踪观测“抽样信号”与“解调输出”测试点波形，对比各占空比值时抽样信号还原的效果。
抽样定理
实验一 抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法3、理解低通采样定理的原理4、理解实际的抽样系统5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响7、理解平顶抽样产生孔径失真的原理8、理解带通采样定理的原理二、实验内容1、验证低通采样定理原理2、验证低通滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响3、验证低通滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响4、验证带通抽样定理原理5、验证孔径失真的原理三、实验原理抽样定理原理：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤H f 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。
（具体可参考《信号与系统》）我们这样开展抽样定理实验：信号源产生的被抽样信号和抽样脉冲经抽样/保持电路输出抽样信号，抽样信号经过滤波器之后恢复出被抽样信号。
抽样定理实验的原理框图如下：抽样/保持被抽样信号抽样脉冲低通滤波器抽样恢复信号图1抽样定理实验原理框图抽样/保持被抽样信号抽样脉冲低通滤波器抽样恢复信号低通滤波器图2实际抽样系统为了让学生能全面观察并理解抽样定理的实质，我们应该对被抽样信号进行精心的安排和考虑。
在传统的抽样定理的实验中，我们用正弦波来作为被抽样信号是有局限性的，特别是相频特性对抽样信号恢复的影响的实验现象不能很好的展现出来，因此，这种方案放弃了。
另一种方案是采用较复杂的信号，但这种信号不便于观察，如图所示：被抽样信号抽样恢复后的信号图3复杂信号抽样恢复前后对比你能分辨图中抽样恢复后信号的失真吗？因此，我们选择了一种不是很复杂，但又包含多种频谱分量的信号：“3KHz正弦波”+“1KHz正弦波”，波形及频谱如所示：图1被抽样信号波形及频谱示意图对抽样脉冲信号的考虑大家都知道，理想的抽样脉冲是一个无线窄的冲激信号，这样的信号在现实系统中是不存在的，实际的抽样脉冲信号总是有一定宽度的，很显然，这个脉冲宽度（简称脉宽）对抽样的结果是有影响的，这就是课本上讲的“孔径失真”，用不同的宽度的脉冲信号来抽样所带来的失真程度是不一样的，为了让大家能很好地理解和观察孔径失真现象，我们将抽样脉冲信号设计为脉宽可调的信号，在实验中大家可以一边调节脉冲宽度，一边从频域和时域两个方面来观察孔径失真现象。
通信原理抽样定理和PAM调制解调实验实验报告
实验一抽样定理和PAM调制解调实验组员（姓名学号）成绩gllh631507xxxxx一、实验目的1、通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。
2、通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二、实验内容1、观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间的相互关系及特点。
2、改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、①号模块一块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验结果PAM自然抽样波形PAM平顶抽样波形改变抽样时钟频率，观测自然抽样信号，验证抽样定理。
观测解码后PAM波形与原信号的区别答：无区别。
所测各点频率、电压等有关数据答：信号源为2kHZ，信号源CLK1为32kHZ，NRZ频率为16kHZ，自然抽样输出频率为25kHZ。
五、实验思考题1、简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。
答：（1）.平顶抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部不随信号变化。
实际应用中是采用抽样保持电路来实现的。
（2）.自然抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部随信号幅度变化。
用周期性脉冲序列与信号相乘就可以实现。
平顶抽样和自然抽样是用小矩形进行抽样，即抽样在一小段时间内进行。
2、在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？答：因为抽样过程实际是相乘的过程，得到的结果还是交流信号，经过调后不包含直流分量。
通信原理实验-抽样定理(总9页)
通信原理实验-抽样定理(总9页)
实验名称：抽样定理
实验目的：
1.理解抽样定理的意义和应用
2.掌握抽样定理的实验方法
实验原理：
抽样定理是通信原理中非常重要的一个原理，它是指在信号经过理想低通滤波器之后，如果采样频率大于等于信号频率的两倍，就可以完全恢复原始信号，这个定理也称为奈奎
斯特定理。
实验器材：
示波器、函数信号发生器、导线、面包板。
实验步骤：
1.将函数信号发生器的频率调整至1kHz，并将示波器连接至信号发生器输出端口检测波形。
2.在示波器上观察到正弦波形之后，将频率调整至5kHz，再次观察波形。
5.根据抽样定理的公式计算出采样频率，例如在10kHz时，采样频率应大于等于
20kHz。
6.将采样频率设置为30kHz，并观察波形。
7.继续提高采样频率直至可清晰观察到原始信号的波形。
实验结果：
在采样频率大于20kHz的情况下，可以清晰地观察到原始信号的波形。
在采样频率低
于20kHz的情况下，原始信号的波形会出现明显的径向失真。
实验分析：
在通信系统中，信号传输的过程中可能会发生失真现象，而抽样定理可以帮助我们消
除这种失真。
在本实验中，我们使用函数信号发生器产生不同频率的信号，并通过示波器
观察波形。
通过设置不同的采样频率，可以清晰地观察到原始信号的波形，并验证奈奎斯特定理的正确性。
通过本实验验证了奈奎斯特定理的正确性，即在采样频率大于信号频率的两倍时，可以完全恢复原始信号，避免信号采样带来的失真。
通信原理实验报告
通信原理实验报告实验一抽样定理实验二 CVSD编译码系统实验实验一抽样定理一、实验目的所谓抽样。
就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T 抽取一个瞬时幅度值（样值），即x(t)*s(t)=x(t)s(t)。
在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。
抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原信号。
这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。
二、功能模块介绍1.DDS 信号源：位于实验箱的左侧（1）它可以提供正弦波、三角波等信号，通过连接P03 测试点至PAM 脉冲调幅模块的32P010 作为脉冲幅度调制器的调制信号x(t)。
抽样脉冲信号则是通过P09 测试点连至PAM 脉冲调幅模块。
（2）按下复合式按键旋钮SS01，可切换不同的信号输出状态，例如D04D03D02D01=0010对应的是输出正弦波，每种LED 状态对应一种信号输出，具体实验板上可见。
（3）旋转复合式按键旋钮SS01，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100Hz,逆时针减小100Hz。
（4）调节调幅旋钮W01，可改变P03 输出的各种信号幅度。
2.抽样脉冲形成电路模块它提供有限高度，不同宽度和频率的抽样脉冲序列，可通过P09 测试点连线送到PAM 脉冲调幅模块32P02，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲s(t)。
P09 测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。
该模块提供的抽样脉冲频率可通过旋转SS01 进行调节，占空比为50%。
3.PAM 脉冲调幅模块它采用模拟开关CD4066 实现脉冲幅度调制。
抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。
抽样定理
实验一 抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法3、理解低通采样定理的原理4、理解实际的抽样系统5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响7、理解平顶抽样产生孔径失真的原理8、理解带通采样定理的原理二、实验内容1、验证低通采样定理原理2、验证低通滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响3、验证低通滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响4、验证带通抽样定理原理5、验证孔径失真的原理三、实验原理抽样定理原理：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤H f 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。
（具体可参考《信号与系统》）我们这样开展抽样定理实验：信号源产生的被抽样信号和抽样脉冲经抽样/保持电路输出抽样信号，抽样信号经过滤波器之后恢复出被抽样信号。
抽样定理实验的原理框图如下：被抽样信号抽样脉冲抽样恢复信号图1抽样定理实验原理框图被抽样信号抽样恢复信号图2实际抽样系统为了让学生能全面观察并理解抽样定理的实质，我们应该对被抽样信号进行精心的安排和考虑。
在传统的抽样定理的实验中，我们用正弦波来作为被抽样信号是有局限性的，特别是相频特性对抽样信号恢复的影响的实验现象不能很好的展现出来，因此，这种方案放弃了。
另一种方案是采用较复杂的信号，但这种信号不便于观察，如图所示：被抽样信号抽样恢复后的信号图3复杂信号抽样恢复前后对比你能分辨图中抽样恢复后信号的失真吗？因此，我们选择了一种不是很复杂，但又包含多种频谱分量的信号：“3KHz 正弦波”+“1KHz 正弦波”，波形及频谱如所示：图1被抽样信号波形及频谱示意图对抽样脉冲信号的考虑大家都知道，理想的抽样脉冲是一个无线窄的冲激信号，这样的信号在现实系统中是不存在的，实际的抽样脉冲信号总是有一定宽度的，很显然，这个脉冲宽度（简称脉宽）对抽样的结果是有影响的，这就是课本上讲的“孔径失真”，用不同的宽度的脉冲信号来抽样所带来的失真程度是不一样的，为了让大家能很好地理解和观察孔径失真现象，我们将抽样脉冲信号设计为脉宽可调的信号，在实验中大家可以一边调节脉冲宽度，一边从频域和时域两个方面来观察孔径失真现象。
通信原理抽样定理实验报告
通信原理抽样定理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作验证抽样定理在通信原理中的应用，加深对抽样定理的理解，掌握其实际应用方法。
二、实验原理。
抽样定理是指在一定条件下，对信号进行抽样采集后，可以准确还原原始信号。
在通信原理中，抽样定理是确保数字信号可以通过采样准确地表示模拟信号的重要基础。
三、实验仪器与材料。
1. 示波器。
2. 信号发生器。
3. 电缆。
4. 电脑。
5. 实验电路板。
四、实验步骤。
1. 将信号发生器与示波器连接，调节信号发生器输出频率为50Hz；2. 将示波器触发方式设置为自动触发；3. 调节示波器的水平和垂直灵敏度，使波形在示波器屏幕上居中显示；4. 通过示波器观察信号波形，并记录采样率；5. 逐渐增大信号发生器的频率，观察波形的变化；6. 将实验数据导入电脑，进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析。
通过实验操作，我们得到了不同频率下的信号波形，并记录了相应的采样率。
在数据处理和分析过程中，我们发现随着频率的增大，如果采样率不足，将会出现混叠现象，导致信号失真。
这验证了抽样定理的重要性，即采样频率必须大于信号频率的两倍，才能准确还原原始信号。
六、实验总结。
通过本次实验，我们深刻理解了抽样定理在通信原理中的重要性，了解了采样率对信号重建的影响。
在实际应用中，我们需要严格按照抽样定理的要求进行信号采样，以确保数字信号能够准确地表示模拟信号。
七、实验感想。
本次实验使我对抽样定理有了更深入的理解，也增强了我对通信原理的实际操作能力。
通过实验，我意识到理论知识与实际操作相结合的重要性，也更加重视了实验数据的准确性和分析的重要性。
八、参考文献。
[1] 《通信原理》，XXX，XXX出版社，2018年。
[2] 《电子技术基础》，XXX，XXX出版社，2017年。
以上为本次实验的报告内容，希望能对大家的学习和实践有所帮助。
抽样定理_实验报告
1. 了解电信号的采样方法与过程。
2. 理解信号恢复的方法。
3. 验证抽样定理的正确性。
二、实验原理抽样定理是信号处理中的一个基本原理，它指出：如果一个连续信号x(t)的频谱X(f)在频率域中满足带限条件，即X(f)在f=0到f=fm的范围内为有限值，且在f=fm之后为零，那么，只要采样频率fs大于2fm（其中fm是信号中最高频率分量的频率），则通过这些采样值就可以无失真地恢复出原信号。
三、实验设备与器材1. 信号与系统实验箱TKSS-C型。
2. 双踪示波器。
四、实验步骤1. 信号产生：使用信号与系统实验箱产生一个带限信号，其频谱在f=fm以下，在f=fm以上为零。
2. 采样：设置采样频率fs为fm的2倍以上，对产生的信号进行采样，得到采样序列。
3. 频谱分析：对采样序列进行频谱分析，观察其频谱特性。
4. 信号恢复：使用数字信号处理技术，对采样序列进行插值，恢复出原信号。
5. 波形比较：将恢复出的信号与原信号在示波器上进行比较，观察其波形差异。
五、实验结果与分析1. 采样序列的频谱分析：从实验结果可以看出，当采样频率fs大于2fm时，采样序列的频谱在f=fm以下与原信号的频谱相同，在f=fm以上为零，符合抽样定理的要求。
2. 信号恢复：通过插值恢复出的信号与原信号在示波器上显示的波形基本一致，说明在满足抽样定理的条件下，可以通过采样值无失真地恢复出原信号。
1. 通过本次实验，验证了抽样定理的正确性，加深了对信号采样与恢复方法的理解。
2. 在实际应用中，应根据信号的特点选择合适的采样频率，以确保信号采样后的质量。
3. 采样定理是信号处理中的基本原理，对于理解信号处理技术具有重要意义。
七、实验心得1. 本次实验使我深刻理解了抽样定理的基本原理，以及信号采样与恢复的方法。
2. 在实验过程中，我学会了使用信号与系统实验箱产生信号，以及进行频谱分析等基本操作。
3. 通过本次实验，我认识到理论与实践相结合的重要性，为今后的学习和工作打下了基础。
实验报告三
《通信原理》实验报告实验三：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与技术系专业班级：电子信息工程0902班学生姓名：潘胜同组学生：朱云龙成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2011年11月17日）华中科技大学武昌分校一、 实验目的1、 通过脉冲幅度调制实验，加深理解脉冲幅度调制的原理。
2、 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二、 实验器材1、 通信原理实验箱 一个2、 60M 数字示波器 一台3、 连接线 若干三、 实验原理（一）基本原理 1、抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤Hf 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。
假定将信号()m t 和周期为T 的冲激函数）t (T δ相乘，如图3-1所示。
乘积便是均匀间隔为T 秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上()m t 的值，它表示对函数()m t 的抽样。
若用()m t s 表示此抽样函数，则有：()()()s T m t m t t δ=图3-1 抽样与恢复假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。
按照频率卷积定理，()m t ()T t δ的傅立叶变换是()M ω和()T δω的卷积：[]1()()()2s T M M ωωδωπ=*因为 2()T T s n n Tπδδωω∞=-∞=-∑，Ts πω2=所以 1()()()s T s n M M n T ωωδωω∞=-∞⎡⎤=*-⎢⎥⎣⎦∑由卷积关系，上式可写成1()()s s n M M n T ωωω∞=-∞=-∑ 该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。
这就意味着()M s ω中包含()M ω的全部信息。
需要注意，若抽样间隔T 变得大于Hf 21，则()M ω和()T δω的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由()M s ω恢复()M ω。
通信原理抽样定理实验报告
通信原理抽样定理实验报告通信原理抽样定理实验报告摘要：本实验通过对抽样定理的研究和实践，探究了通信原理中抽样定理的重要性和应用。
通过实验结果的分析，验证了抽样定理的正确性，并得出了一些有关抽样定理的结论。
1. 引言通信原理是现代通信技术的基础，而抽样定理是通信原理中一个重要的理论基础。
抽样定理指出，在进行模拟信号的数字化处理时，为了保证处理结果的准确性，需要对模拟信号进行一定的采样频率。
本实验旨在通过实践验证抽样定理的正确性，并探究其在通信原理中的应用。
2. 实验原理抽样定理是由奈奎斯特（Nyquist）于20世纪20年代提出的，也被称为奈奎斯特定理。
该定理的核心思想是：对于一个带宽有限的信号，如果将其以大于两倍的最高频率进行采样，那么采样后的数字信号可以完全恢复原始信号。
3. 实验步骤3.1 实验仪器与材料准备本实验所需的仪器与材料包括：信号发生器、示波器、电缆、电阻、电容等。
3.2 实验过程首先，通过信号发生器产生一个带宽有限的模拟信号。
然后，将该模拟信号通过电缆连接到示波器上进行观测。
在示波器上观测到的信号即为模拟信号的采样结果。
3.3 实验结果分析通过观察示波器上的信号波形，可以发现，采样后的信号与原始模拟信号非常接近，几乎无法区分。
这表明，抽样定理的预测是正确的，通过足够高的采样频率，可以准确地还原原始信号。
4. 实验讨论4.1 抽样频率的选择根据抽样定理，为了准确还原原始信号，采样频率至少要大于信号带宽的两倍。
实际应用中，为了保证信号的完整性和准确性，通常会选择更高的采样频率。
4.2 抽样定理在通信系统中的应用抽样定理在通信系统中有着广泛的应用。
例如，在数字音频和视频的传输中，通过抽样定理可以将模拟音频和视频信号转换为数字信号，从而实现高质量的传输和存储。
5. 实验结论通过本实验的研究和实践，我们验证了抽样定理的正确性，并得出以下结论：（1）抽样定理是通信原理中一个重要的理论基础，通过足够高的采样频率，可以准确地还原原始信号。
通信原理-抽样定理(PAM)实验报告
4、实验连线如下：
信号源模块模拟信号数字化模块
2K正弦基波——————抽样信号
DDS-OUT—————— 抽样脉冲
模拟信号数字化模块内连线
PAM输出———————解调输入
5、不同频率方波抽样
（1）信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波A”，调节“DDS调幅”旋转电位器，使其峰峰值为3V左右。
通信原理-抽样定理（PAM）实验报告
实验目的
1、掌握抽样定理的概念。
2、掌握模拟信号抽样与还原的原理及实现方法。
3、了解模拟信号抽样过程的频谱
实验要求
按照实验指导书完成实验内容
实验原理
1、图8-1是模拟信号的抽样原理框图。
图8-1模拟信号的抽样原理框图
实际上理想冲激脉冲串物理实现困难，实验中采用DDS直接数字频率合成信源产生的矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串。
图8-2抽样信号的还原原理框图
实验仪器
1、信号源模块一块
2、模拟信号数字化模块一块
3、20M双踪示波器一台
4、带话筒立体声耳机一副
5、频谱分析仪一台
实验步骤
1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）
（2）示波器双踪观测“抽样信号”与“PAM输Hz等典型频率值时“PAM输出”测试点波形及频谱的区别。
这里可采用频谱分析仪或数字存储示波器的频谱分析功能进行信号频谱分析。
通信原理实验04 抽样定理与PAM调制解调实验
实验四抽样定理与PAM调制解调实验实验四抽样定理与PAM调制解调实验实验内容1.抽样定理实验2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验一.实验目的1.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。
2.通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二.实验电路工作原理抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。
抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。
利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲幅度（PAM）信号。
抽样定理指出：一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为f h,则可以实验四抽样定理与PAM调制解调实验（二）实验电路工作原理1.输入电路该电路由发送放大电路组成。
该电路还用于PCM、增量调制编码电路中。
电路电原理图如4-2所示。
2.PAM调制电路调制电路见图4-2。
它是利用CD4066开关特性完成抽样实验的,抽样输出的信号中不含有直流分量。
输出负载端，接有取样保持电路，由R605、C602以及R607等组成，由开关K601来控制，在做调制实验时，K601的2端与3端相连，能观察其取样定理的波形。
在做系统实验时，将K601的1端与2端相连，即与解调滤波电路连通。
3.脉冲发生电路该部分电路详见图4-2所示，主要有两种抽样脉冲，一种由555及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过调节电位器W601实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另一种由CPLD产生的8KHz 抽样脉冲，这两种抽样脉冲通过开关K602来选择。
可在TP603处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。
注意实验时，用8KHz抽样脉冲效果较好，而且便于稳定观察。
4.PAM解调与滤波电路解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。
组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。
实验四、抽样定理
实验四、抽样定理
抽样定理是模拟信号数字化的理论基础。
当采样频率 小于 时, 在接收端恢复的信号失真比较大, 这是因为存在信号的混频；当采样频率大于或等于奈奎斯特频率 时, 恢复信号与原信号基本一致。
理论上, 理想的抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽, 但实际工程应用中, 限带信号绝不会严格限带, 且实际滤波器特性并不理想, 通常选取抽样频率的2.5～5倍的最高频率 进行采样以避免失真。
例如, 普通的话音信号带宽为3.4kHz 左右, 而抽样频率则通常选取8kHz 。
本实验被采样的模拟信号源是幅度1V 、频率为100Hz 的正弦波, 抽样脉冲为窄矩形脉冲, 脉宽为1微秒。
抽样器用乘法器代替。
用于恢复信号的低通滤波器采用三阶巴特沃斯低通滤波器（Butterworth ）。
为验证信号与恢复不失真条件和分析信号失真的原因, 我们分别选取了100Hz 、200Hz 、500Hz 等几种不同的抽样频率, 对原输入信号波形与抽样恢复后的波形进行观察和分析。
实验信号采样与恢复原理图:
信号采样与恢复的仿真模型如图:
1．实验要求: 信号源 信号预处理 LPF 抽样脉冲
恢复信号
2．根据要求搭建实验仿真的电路模型, 并进行参数设置, 系统采样速率为10kHz, 采样点为1024；
3．实验恢复过程, 为了便于观察, 将图中的两个增益置100；
4．观察原始信号、抽样脉冲、抽样信号、及恢复信号的波形与频谱；
5．将抽样脉冲频率分别置100、200、500Hz, 观察恢复后信号的波形的失真度, 验证抽样定理的要求；
6．观察图中使用的1.4两个LPF的作用；
将实验结果记录下来, 完成实验报告。
通信原理抽样定理实验报告
通信原理抽样定理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，验证和理解抽样定理在通信原理中的重要性和应用。
二、实验原理。
抽样定理是指在进行信号采样时，采样频率必须至少是信号最高频率的两倍，才能够准确地还原原始信号。
否则，会产生混叠失真，导致信号无法正确恢复。
抽样定理是数字通信系统中的基础，对于保证信号采样的准确性和精度至关重要。
三、实验器材。
1. 示波器。
2. 信号发生器。
3. 低通滤波器。
4. 电缆、连接线等。
四、实验步骤。
1. 将信号发生器输出正弦波信号，频率为f，幅度适当。
2. 将示波器设置为触发模式，连接到信号发生器输出端。
3. 调节示波器的水平和垂直位置，使得正弦波信号在屏幕上能够完整显示。
4. 逐渐增加信号发生器的频率，直到正弦波信号出现混叠失真。
5. 记录混叠失真出现时的频率值，并计算出最小采样频率。
五、实验结果。
通过实验，我们得到了信号发生器产生正弦波信号的频率和最小采样频率的数值。
实验结果表明，在通信原理中，抽样定理的重要性不可忽视。
只有在满足抽样定理的条件下，才能够准确地还原原始信号，避免混叠失真的发生。
六、实验结论。
抽样定理是数字通信系统中的基础，对于保证信号采样的准确性和精度至关重要。
在实际工程中，我们需要根据信号的最高频率来确定采样频率，以确保信号的准确恢复和传输。
本次实验的结果再次验证了抽样定理的重要性，为我们在通信原理中的应用提供了重要的参考。
七、实验感想。
通过本次实验，我们更加深刻地理解了抽样定理在通信原理中的重要性和应用。
在今后的学习和工作中，我们将会更加严格地遵循抽样定理，以确保通信系统的稳定和可靠。
八、参考文献。
[1] 《数字通信原理》，XXX，XXX出版社，2018年。
[2] 《通信工程基础》，XXX，XXX出版社，2017年。
以上就是本次实验的全部内容，谢谢阅读！。
通信原理抽样定理实验报告
通信原理抽样定理实验报告通信原理实验（五）实验一抽样定理实验项目一、抽样信号观测及抽样定理实验1、观测并记录抽样前后的信号波形，分别观测music和抽样输出。
由分析知，自然抽样后的结果如图，很明显抽样间隔相同，且抽样后的波形在其包络严格被原音乐信号所限制加权，与被抽样信号完全一致。
2、观测并记录平顶抽样前后信号的波形。
此结果为平顶抽样结果，仔细观察可发现与上一实验中的自然抽样有很大差距，即相同之处，其包络也由原信号所限制加权，但是在抽样信号的每个频率分量呈矩形，顶端是平的。
3、观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形，并以100HZ为步进，减小A-OUT的频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率为多少的情况下恢复信号有失真。
(1)9.0KHZ(2)7.7KHZ(3)7.0KHZ实验二 PCM 编译码实验实验项目一 测试W681512的幅频特性1、将信号源频率从50HZ 到4000HZ ，用示波器接模块21的音频输出，观测信号的幅频特性。
在频率为9HZ 时的波形如上图，低通滤波器恢复出的信号与原信号基本一致，只是相位有了延时，约1/4个Ts ； 逐渐减小抽样频率可知在7.7KHZ 左右，恢复信号出现了幅度的失真，且随着fs 的减小，失真越大。
上述现象验证了抽样定理，即，在信号的频率一定时，采样频率不能低于被采样信号的2倍，否则将会出现频谱的混叠，导致恢复出的信号严重失真。
(1)、4000HZ (2)、3500HZ(3)120HZ (4)50HZ在实验中仔细观察结果，可知，当信号源的频率由4000HZ不断下降到3000HZ 的过程中，信号的频谱幅度在不断地增加；在3000HZ~1500HZ的过程中，信号的幅度在一定范围内变化，但是没有特别大的差距；在1500HZ~50HZ的过程中，信号的幅度有极为明显的下降。
实验项目二 PCM编码规则实验1、以FS为触发，观测编码输入波形。
示波器的DIV档调节为100微秒。
通信原理实验-抽样定理
学生实验报告）实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语言信号，通常采用8KHz 抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带。
见图4。
如果fs＜fH，就会出现频谱混迭的现象，如图5所示。
在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率fH的正弦波来代替实际的语音信号。
采用标准抽样频率fs＝8KHZ。
改变音频信号的频率fH，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。
验证抽样定理的实验方框图如图6所示。
在图8中，连接（8）和（14），就构成了抽样定理实验电路。
由图6可知。
用一低通滤波器即可实现对模拟信号的恢复。
为了便于观察，解调电路由射随、低通滤波器和放大器组成，低通滤波器的截止频率为3400HZ2、多路脉冲调幅系统中的路际串话~多路脉冲调幅的实验方框图如图7所示。
在图8中，连接（8）和（11）、（13）和（14）就构成了多路脉冲调幅实验电路。
分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。
N路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。
各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。
本实验设置了两路分路抽样电路。
多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。
图7 多路脉冲调幅实验框图冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。
这样大的衰减带来的后果是严重的。
但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100％的占空比，从而解决信号幅度衰减大的问题。
但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。
PAM信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。
而在PAM系统里，PAM信只有在被量化和编码后才有传输的可能。
本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。
3、多路脉冲调幅系统中的路标串话路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。
路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。
通信原理实验四 实验报告 抽样定理与PAM系统实训
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验四抽样定理与PAM系统实训一、实验目的1.熟通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；2.通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点；3.通过对电路组成、波形和所测数据的分析，了解PAM调制方式的优缺点。
二、实验原理1.取样（抽样、采样）（1）取样取样是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程。
（2）抽样定理一个频带限制在(0,f H) 内的时间连续信号m(t)，如果以≦1/2f H每秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
（3）取样分类①理想取样、自然取样、平顶取样；②低通取样和带通取样。
2.脉冲振幅调制电路原理（PAM）（1）脉冲幅度调制系统系统由输入电路、高速电子开关电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成。
图 1 脉冲振幅调制电路原理框图（2）取样电路取样电路是用4066模拟门电路实现。
当取样脉冲为高电位时，取出信号样值；当取样脉冲为低电位，输出电压为0。
图 2 抽样电路图 3 低通滤波电路三、实验步骤1.函数信号发生器产生2KHz（2V）模拟信号送入SP301，记fs；2.555电路模块输出抽样脉冲，送入SP304，连接SP304和SP302，记fc；3.分别观察fc>>2fs，fc=2fs，fc<2fs各点波形；4.连接SP204 与SP301、SP303H 与SP306、SP305 与TP207，把扬声器J204开关置到1、2 位置，触发SW201 开关，变化SP302 的输入时钟信号频率，听辨音乐信号的质量.四、实验内容及现象1.测量点波形图 4 TP301 模拟信号输入图 5 TP302 抽样时钟波形(555稍有失真) fc=图 6 TP303 抽样信号输出1图7 TP304 模拟信号还原输出1图8 TP303 抽样信号输出2图9 TP304 模拟信号还原输出2图10 TP303 抽样信号输出3图11 TP304 模拟信号还原输出32.电路Multisim仿真图12 PAM调制解调仿真电路图13 模拟信号输入图14 抽样脉冲波形图15 PAM信号图16 低通滤波器特性图17 还原波形 更多学习资料请见我的个人主页：落寂花溅泪。
通信原理实验七
实验七抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性。
2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。
3、理解低通采样定理的原理。
4、理解实际的抽样系统。
5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。
6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。
7、理解带通采样定理的原理。
二、实验器材1、主控&信号源、3号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图1-1 抽样定理实验框图2、实验框图说明抽样信号由抽样电路产生。
将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。
平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。
抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。
这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。
反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。
要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。
在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。
四、实验步骤实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口目标端口连线说明信号源：MUSIC 模块3：TH1(被抽样信号) 将被抽样信号送入抽样单元信号源：A-OUT 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 送入模拟低通滤波器2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。
抽样定理
通信原理实验实验报告实验一：抽样定理一．实验名称抽样定理的仿真验证二．实验目的通过使用Systemview搭建流程图，对奈奎斯特采样定理进行验证，加深理解。
三．实验原理1.奈奎斯特采样定理（抽样定理）：设时间连续信号，其最高截止频率为，如果用时间间隔为的开关信号对进行抽样时，则就可被样值信号唯一地表示。
在一个频带限制在内的时间连续信号，如果以小于等于的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。
或者说，如果一个连续信号的频谱中最高频率不超过，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号。
根据这一特性，可以完成信号的模-数转换和数-模转换过程。
2.抽样定理系统框图四．实验过程1.步骤设置3个相同幅度不同频率的信号相加作为连续信号，设置新的脉冲信号通过乘法器对连续信号采样，通过滤波器处理采样信号后回复信号。
分别在加法器输出端、乘法器输出端、滤波器输出端设置信宿库作为示波器观察对应的信号。
通过观察信号采样恢复前后图像是否一致来验证抽样定理。
2.参数设置组成信源的3个信号分别设置：1V,10HZ；1V，12HZ；1V，14HZ。
脉冲信号分别设置3个采样频率：13HZ，28HZ,50HZ。
时钟设置：截止时间1.023s，时间间隔1e-3s,采样点数1024，其他随系统默认。
滤波器设置截止频率为16HZ。
3.模块连接图4.实验结果（1）采样频率13HZ（2）采样频率28HZ（3） 采样频率50HZ五．实验分析与总结1. 结论：当采样频率2s m f f <（抽样频率为13HZ ）时，抽样信号恢复以后与原信号差距较大；当采样频率2s m f f =（抽样频率为28HZ ）时，抽样信号恢复以后与原信号差距较小；当采样频率2s m f f >（抽样频率为50HZ ）时，抽样信号恢复以后与原信号吻合较好。
抽样定理43888
实验一 抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法3、理解低通采样定理的原理4、理解实际的抽样系统5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响7、理解平顶抽样产生孔径失真的原理8、理解带通采样定理的原理二、实验内容1、验证低通采样定理原理2、验证低通滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响3、验证低通滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响4、验证带通抽样定理原理5、验证孔径失真的原理三、实验原理抽样定理原理：一个频带限制在0;H f 内的时间连续信号()m t ;如果以T ≤H f 21秒的间隔对它进行等间隔抽样;则()m t 将被所得到的抽样值完全确定..具体可参考《信号与系统》 我们这样开展抽样定理实验：信号源产生的被抽样信号和抽样脉冲经抽样/保持电路输出抽样信号;抽样信号经过滤波器之后恢复出被抽样信号..抽样定理实验的原理框图如下：抽样/保持被抽样信号抽样脉冲低通滤波器抽样恢复信号图1抽样定理实验原理框图抽样/保持被抽样信号抽样脉冲低通滤波器抽样恢复信号低通滤波器图2实际抽样系统为了让学生能全面观察并理解抽样定理的实质;我们应该对被抽样信号进行精心的安排和考虑..在传统的抽样定理的实验中;我们用正弦波来作为被抽样信号是有局限性的;特别是相频特性对抽样信号恢复的影响的实验现象不能很好的展现出来;因此;这种方案放弃了..另一种方案是采用较复杂的信号;但这种信号不便于观察;如图所示：被抽样信号抽样恢复后的信号图3复杂信号抽样恢复前后对比你能分辨图中抽样恢复后信号的失真吗因此;我们选择了一种不是很复杂;但又包含多种频谱分量的信号：“3KHz正弦波”+“1KHz正弦波”;波形及频谱如所示：图1被抽样信号波形及频谱示意图对抽样脉冲信号的考虑大家都知道;理想的抽样脉冲是一个无线窄的冲激信号;这样的信号在现实系统中是不存在的;实际的抽样脉冲信号总是有一定宽度的;很显然;这个脉冲宽度简称脉宽对抽样的结果是有影响的;这就是课本上讲的“孔径失真”;用不同的宽度的脉冲信号来抽样所带来的失真程度是不一样的;为了让大家能很好地理解和观察孔径失真现象;我们将抽样脉冲信号设计为脉宽可调的信号;在实验中大家可以一边调节脉冲宽度;一边从频域和时域两个方面来观察孔径失真现象..为了保证将抽样信号进行很好的、无失真地恢复;低通滤波器必须保证以下两点：带宽满足要求;包括其通带和阻带的带宽图2被抽样信号的频谱图3被抽样信号经9KHz抽样脉冲抽样的信号频谱图4低通滤波器的幅频特性曲线图5抽样信号经低通滤波之后的频谱上面一组图显示低通滤波器通带是符合要求的;1KHz、3KHz信号的频谱均没有失真；但阻带的衰减不够..因此;恢复的信号中还残留了6KHz、8KHz的杂波..相频特性满足要求;不能对某些频率成分产生很大的相移或者说延时;而对某些频率成分产生较小的相移..这一点往往会在实际的设计工作中被工程师们忽视;我想;我们国内的产品往往在性能上逊色于欧美国家产品;在很大程度上可能就是因为类似这些我们并没有认真理解且一直被我们忽视的细节吧..所以这里请大家一定要认真观测并进行理解..图6被抽样信号的合成示意图图7抽样恢复信号的合成示意图图6中可以看到1KHz与3KHz信号均从0相位开始..而图7是抽样恢复后的信号经过滤波器波形合成的示意图;可以看到3KHz正弦波相对1KHz相位不再是从0开始了..虽然单独看图7中1KHz和3KHz信号都没有失真;但对比抽样恢复信号和图6中的被抽样信号;抽样恢复信号明显失真了..抽样定理电路原理框图如图8所示..其中;抽样/保持电路是U3LF398完成的;自然抽样/平顶抽样的切换由S1控制..低通滤波器是由U7TL084构成的8阶巴特沃斯低通滤波器;而且低通滤波器还可以由FPGA实现IIR8阶椭圆滤波器或FIR低通滤波器200阶Hanning窗低通滤波器;数字滤波器的输入端口是“编码输入”TH13;输出端口是“译码输出”TH19;数字滤波器的切换在主控模块的菜单中设置..错误!注意：数字滤波器的端口与信源编译码部分的端口进行了复用..被抽样信号抽样脉冲LPF-OUT译码输出图8 抽样定理电路原理框图孔径失真：平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平;但却会引入信号频谱失真2/)2/(ωτωτSin;τ为抽样脉冲宽度..通常在实际设备里;收端必须采用频率响应为)2/(2/ωτωτSin的滤波器来进行频谱校准;抵消失真..这种频谱失真称为孔径失真..实验内容概述：1、抽样定理验证：通过改变抽样脉冲的频率;观测抽样输出和低通滤波器的输出信号;检验抽样定理的正确性..2、实际的抽样系统：实际的抽样系统在抽样保持电路的前端会加入一个低通滤波器做为抗混叠滤波器用的是模拟的8阶巴特沃斯低通滤波器..我们会在被抽样信号中加入另外一种杂波7K正弦波;然后比较加了抗混叠滤波器和没加抗混滤波器两种情况抽样及恢复的情况..3、低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响：比较8阶巴特沃斯模拟低通滤波器和200阶hanning窗的FIR低通数字滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响..首先;需要测试滤波器的幅频特性曲线..然后;重复抽样定理验证实验的步骤..换一种滤波器再重复前面的步骤..比较两种滤波器对抽样信号恢复效果有何不同..4、低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响：比较200阶hanning窗的FIR低通数字滤波器和8阶IIR巴特沃斯低通数字滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响..首先;需要对比测试滤波器的相频特性..然后;重复抽样定理验证实验的步骤..比较两种滤波器对抽样信号恢复效果有何不同..5、孔径失真现象观测：抽样脉冲与被抽样信号的频率均不改变;逐渐增大抽样脉冲的占空比;同时观测抽样信号的频谱;可以观测到孔径失真现象展现出来..四、实验器材1、信号源模块一块2、3号模块一块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干五、实验步骤特殊说明：由于FPGA实现了许多种功能;为了减少端口而将端口进行了复用..这里复用的端口是：编码输入用做fir数字滤波器输入;译码输出用作fir数字滤波器输出..一实验项目1：抽样信号观测及抽样定理验证1、插上电源线;打开主机箱右侧的交流开关;将信号源模块和模块3的电源开关拨下;观察指示灯是否点亮;红灯为+5V电源指示灯;绿灯为-12V电源指示灯;黄色为+12V电源指示灯..注意;此处只是验证通电是否成功;在实验中均是先连线;再打开电源做实验;不要带电连线..2、连线：3、将3号模块的S1拨为“自然抽样”;打开系统电源开关及各模块电源开关;设置信号源为通信原理实验→抽样定理..4、为了验证抽样定理;此处我们用模拟信号源的输出music作为待抽样信号内含一个3K+1K的正弦波;而利用A-out中的方波作为抽样脉冲实际中的抽样脉冲很窄;但是不能达到理想状态;我们可以调节方波的占空比来改变抽样脉冲的宽度;这样我们可以调节方波的频率来改变抽样的频率..5、用示波器观测被抽样信号music;被抽样信号3#和抽样输出3#..观测并记录自然抽样信号的波形..再将S13#拨为“平顶抽样”;观测并记录平顶抽样信号的波形..6、用示波器观测被抽样信号3#和抽样输出3#..以100Hz的步进减小A-out0#的频率..观测并记录被抽样信号3#和抽样输出3#的波形..比较两路波形;在抽样脉冲频率多小的情况下无法恢复抽样信号..*下面用频谱的角度去验证抽样定理选做..7、用示波器频谱功能观测并记录被抽样信号频谱..用示波器观测记录抽样输出频谱..注意：示波器需要用250kS/s采样率即每秒采样点为250K;FFT缩放调节为×108、以100Hz的步进减小抽样脉冲的频率;同步骤7观测抽样输出的频谱..注：通关观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时;信号会产生混叠.. 二实验项目2：滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响..1、测试PCM抗混叠滤波器的幅频特性曲线接线设置：设置A-out为正弦波;频率为5K;固定幅度..用示波器观测LPF_OUT3#..以100Hz的步进减小A-out0#的频率..观测并记录LPF_OUT3#的频谱..记录表如下：由上述表格数据;画出模拟低通滤波器幅频特性曲线..2、测试fir数字滤波器的幅频特性曲线接线设置：其中设置A-out为正弦波;频率为5K;固定幅度;将滤波器设置为fir低通滤波器..用示波器观测译码输出;以100Hz的步进减小信号源模块A-out的频率..观测并记录3号模块译码输出的频谱..记录表如下：由上述表格数据;画出fir低通滤波器幅频特性曲线..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..接线设置：设置：music设置为1K+3K音乐输出..抽样时钟占空比为20%;频率为7.5KHz..用示波器分别观测比较译码输出3#的时域波形..三实验项目3：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;所恢复信号的频谱接线设置：设置：music设置为1K+3K音乐输出..抽样时钟占空比为20%;频率为7.5KHz..分别将滤波器设置为fir低通滤波器和iir低通滤波器..思考题：被抽样信号与经过滤波器后恢复的信号之间的频谱是否一致如果一致;是否就是说原始信号能够不失真的恢复出来下面我们来探讨这个问题..步骤同1;用示波器分别观测比较被抽样信号与3号模块的译码输出的时域波形..波形是否完全一致;如果波形不一致;是失真呢还是有相位的平移呢注：实际系统中;失真的现象不一定是错误的;实际系统中有这样的应用..如果相位有平移;观测并计算相位移动时间..2、观测相频特性..接线设置：设置A-out为正弦波;频率为5KHz;固定幅度..滤波器分别设置为fir和iir数字低通滤波器..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;用示波器观测被抽样信号和3号模块译码输出时域波形..记录表格如下：六、实验思考题被抽样信号为1K+3K的正弦波;抽样时钟为9K;由抽样定理可知;示波器所需采样率高于18K以上即可满足恢复采样信号;为什么我们的示波器采用250KS/s采样率同学们可以尝试用50KS/s及100KS/s采样率来观测被抽样信号的恢复信号频谱..同学们可以探讨这个问题..七、实验报告要求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；为什么方波的占空比的变化会影响恢复信号的；简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法..。
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四、实验仪器
抽样定理实验装置华南理工大学通信与信息工程系
双踪同步示波器1台
数字频率计1台
低频信号发生器1台
毫伏表1台
直流稳压电源1台
五、实验内容
(一)抽样和分路脉冲的形成
用示波器和频率计观察并核对各脉冲信号的频率，波形及脉冲宽度，并记录相应的波形频率，示波器工作方式置“CHOP”
1、同步正弦信号（6）接（4）输入，示波器A线接（4），B线接（8）。记录波形，然后A线接（1－2）。记录波形，观察取样信号的波形。
图A图B
图A为正弦波，图B为图A的抽样，振幅为8.8V,周期为1ms.
图C
图C为取样信号的波形
2、（1－2）接（12），（8）接（11）A线接（13）B线接（8）观察抽样保持的波形并作记录。
学生实验报告
系别
电子工程系
课程名称
通信原理实验
班级
实验名称
实验一：抽样定理实验
姓名
实验时间
2010年11月9日
学号
指导教师
报 告 内 容
一、实验目的
1、了解抽样信号和抽样保持信号的形成。
2、验证抽样定理。
3、了解多路抽样路际串话的原因。
二、实验内容
1、时钟信号和定位定时信号。7、抽样信号的恢复。
2、抽样窄脉冲8KH2信号波形。8、滤波幅频特性。
验证抽样定理的实验方框图如图6所示。在图8中，连接（8）和（14），就构成了抽样定理实验电路。由图6可知。用一低通滤波器即可实现对模拟信号的恢复。为了便于观察，解调电路由射随、低通滤波器和放大器组成，低通滤波器的截止频率为3400HZ
2、多路脉冲调幅系统中的路际串话
多路脉冲调幅的实验方框图如图7所示。在图8中，连接（8）和（11）、（13）和（14）就构成了多路脉冲调幅实验电路。
2、当（1－2）接（12）时，A线接6，B线接13，在（13）选通的是（6）输入的1KH2信号。
2、当（2－2）接（12）时，A线接（5）B线接（13），在（13）选通的是300H2信号，不会发生串话。
4、（8）接（9），（10）接（11），即信道有积分特性时，（2－2）接（12）比较（5）（13），（6）（13）波形，有第一路的（6）1KH2信号，串入第二路300HZ信号，即发生了串话。
图A的振幅为4.4V，周期为130us,频率为7.7KHz
图B的振幅为4.4V，周期为130us,频率为7.7KHz
3、观察（6）同步测试信号源的波形和频率。
由上图可知波形为正弦波，周期为1ms，振幅为8.8V。
(二)抽样信号和PAM信号的形成
K1接2、3即处于单路工作状态。
K3接1、2即处于抽样保持工作状态。
当考虑通道频带的低频端时，可将通道简化为图10所示的高通网络。它的下截止频率为：f2=1/(2πR2C2)
由于R2C2＞＞τ，所以当脉冲通过图10(a)所示的高通网络后，输出波形如图10(b)所示，长长的“拖尾”影响到相隔很远的时隙。若计算某一话路上的串话电压，则需要计算前n路以这一路分别产生的串话电压，积累起来才是总的串话电压。这种由于信道的低频响应不够引起的路标串话就叫做低频串话。解决低频串话是一项很困难的工作。
3、多路抽样信号。9、抽样定理验证。
4、同步测试信号源的波形和频率。10、抽样保持信号的失真。
5、抽样信号波形。11、多路抽样的路际串话。
6、抽样保持信号波形。
三、实验原理
1、抽样定理
抽样定理指出，一个频带受限信号m（t），如果它的最高频率为fH（即m（t）的频谱中没有fH以上的分量），可以唯一地由频率大于2fH的样值序列所决定。因此，对于一个最高频率为3400HZ的语音信号m（t），可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示，抽样频率fs和语音信号m（t）的频谱如图2和图3所示。由频谱可知，用截止频率为fH的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m（t），这就说明了抽样定理的正确性。
2、外接音频信号输入（4），幅度约IV，A线接（4），B线接（15），改变音频信号发生器的频率，观察（15）的波形和频率并与（4）比较，核对信号频率和取样频率的关系，重点观察300H2、1KH2、2KH2、3KH2、3.4 KH2、4 KH2、6 KH2、8 KH2信号的波形和幅度，并画出系统频响特性，观察抽样保持的 失真现象。
实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语言信号，通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带。见图4。如果fs＜fH，就会出现频谱混迭的现象，如图5所示。
在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率fH的正弦波来代替实际的语音信号。采用标准抽样频率fs＝8KHZ。改变音频信号的频率fH，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。
在考虑通道频带高频谱时，可将整个通道简化为图9所示的低通网络，它的上截止频率为：f1=1/(2 R1C1)
图9 通道的低通等效网络
为了分析方便，设第一路有幅主为V的PAM脉冲，而其它路没有。当矩形脉冲通过图9（a）所示的低通网络，输出波形如图9（b）所示。脉冲终了时，波形按R1C1时间常数指数下降。这样，就有了第一路脉冲在第二路时隙上的残存电压——串话电压。这种由于信道的高频响应不够引起的路标串话就叫高频串话。
图7多路脉冲调幅实验框图
冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。这样大的衰减带来的后果是严重的。但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100％的占空比，从而解决信号幅度衰减大的问题。但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。
PAM信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。而在PAM系统里，PAM信只有在被量化和编码后才有传输的可能。本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。
分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。N路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。本实验设置了两路分路抽样电路。
多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。
5、把K5改接2、3，即加大积分传输特性，重做4。
六、实验结论与心得
成绩
教师签名
批改时间
年月日
（4）IV
300H2
1KH2
2KH2
3KH2
3.4 KH2
4 KH2
6 KH2
8 KH2
(15)幅度
1.28V
1.24V
1.16V
0.92V
088V
*
*
*
(五)多路抽样的路际串话
K1接1、2即处于多路抽样工作状态。
K3接1、2即处于抽样保持工作状态。
K5接1、2即模拟信道有串话传输特性。
1、（6）接（4），（8）接（11），外接音频信号1V300H2，输入（5）。
图D为正弦抽样，周期为ms,振幅为8.4V。
图D
(三)抽样信号的恢复
在(二)工作状态下：
1、把（13）接（14）A线接（13）B线接（15）观察取样保持信号经过滤波还原的信号，比较（4）和（15）的波形、频率。
图E的振幅为13.2V,周期为1ms
图E
2、断开（14）和（13）连接，音频信号发生器信号接入（14），幅度IV，测量滤波器的频率特性并作记录，画出幅频特性曲线。
（14）IV
300H2
1KH2
2KH2
3KH2
3.4 KH2
4 KH2
6 KH2
8 KH2
(15)幅度
1.4V
1.4V
1.4V
1.1V
0.88V
0.64V
170mV
21mV
(四)验证抽样定理
K1接2、3 K3接1、2
1、断开（6）和（4）连接，（8）接（11），（13）接（14），（1－2）接（12）
1、在P1观察主振脉冲信号，P2观察位定时信号。
P1的图像P2的图像
P1的振幅为5.6V周期为2.4us，频率为0.42MHz
P2的振幅为4.8V周期为0.52us,频率为1.92MHz
2、用A线观察分路抽样脉冲（1－2）8KH2。
用B线观察分路抽样脉冲（2－2）8KH2。
A线观察的波形B线观察的波形
3、多路脉冲调幅系统中的路标串话
路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。
在一个理想的传输系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。但是如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现“拖尾”的现象。当“拖尾”严重，以至入侵邻路时隙时，就产生了路标串话。
