实验1、抽样定理实验
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(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。
图中分别为输入被抽样信号和抽样脉冲，观察可发现正弦波与编码对应。
信号与系统实验报告1抽样定理
本科实验报告课程名称：信号与系统实验项目：抽样定理实验地点：北区博学楼机房专业班级：电信1201 学号: ******** 学生姓名：指导教师：***一、实验目的：1、了解电信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。
2、验证抽样定理，加深对抽样定理的认识和理解。
二、原理说明：离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号经抽样而获得。
抽样信号fs（t）可以看成是连续信号f（t）和一组开关函数s（t）的乘积。
即：fs（t）=f（t）×s（t）对抽样信号进行傅里叶分析可知，抽样信号的频谱包含了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频谱。
平移后的频率等于抽样频率fs及其各次谐波频率2fs、3fs、4fs、5fs......。
正如测得了足够的实验数据以后，我们可以在坐标纸上把一系列数据点连接起来，得到一条光滑的曲线一样，抽样信号在一定条件下也可以恢复为原信号。
只要用一个截止频率等于原信号频谱中最高频率fmax的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器的输出可以得到恢复后的原信号。
但原信号得以恢复的条件是fs>2B，其中fs为抽样频率，B为原信号占有的频带宽度。
而fmin=2B为最低的抽样频率，又称为“奈奎斯特抽样率”。
当fs<2B 时，抽样信号的频谱会发生混叠，从发生混叠后的频谱中，我们无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频谱的信号是极少的，因此即使fs=2B，恢复后的信号失真还是难免的。
为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原，可用以下实验原理方案：图1-3 抽样定理实验方框图三、实验内容及步骤：1、方波信号的抽样与恢复。
1）观察方波信号的抽样。
调节函数信号发生器，使其输出频率分别为1KHZ、3KHZ，s（t）的频率分别置3.9KHz、15.6KHz、62.5KHz，观察抽样后的波形，并记录之。
方波原始图62.5KHz的抽样图2）观察恢复后的波形。
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——精选推荐
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，如错误!未找到引⽤源。
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错误!未找到引⽤源。
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。
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。
实验一：抽样定理-信号的取样与恢复
实验一：抽样定理-信号的取样与恢复实验目的和要求1.加深对抽样定理-信号的取样与恢复的感观认识和理解。
2.搭建抽样定理-信号的取样与恢复仿真系统。
实验内容1.搭建抽样定理-信号的取样与恢复仿真系统。
2.分析信号流程及特性。
3.思考信号抽样恢复无失真的条件。
主要实验仪器与器材1.安装有System View软件的计算机实验指导抽样定理实际的宏观物理过程都是连续变化的，物理量的空间分布也是连续变化的。
在今天的数字时代，连续变化的物理量要用它的一些离散分布的采样值来表示，而且这些采样值的表达方式也是离散的这些离散的数字表示的物理量的含义或者说包含的信息量与原先的连续变化的物理量是否相同？是否可以由这些抽样值准确恢复一个连续的原函数？抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。
能否由此样值序列重建原信号，是抽样定理要回答的问题。
抽样定理的大意是，如果对一个频带有限的时间连续的模拟信号抽样，当抽样速率达到一定数值时，那么根据它的抽样值就能重建原信号。
也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。
因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。
低通抽样定理根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理；根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，又分均匀抽样定理和非均匀抽样；根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，又可分理想抽样和实际抽样。
本实验以低通型抽样为例。
一个频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号m(t)，如果以Ts≤1/(2fH)秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
此定理告诉我们：若m(t)的频谱在某一角频率ωH以上为零，则m(t)中的全部信息完全包含在其间隔不大于1/(2fH)秒的均匀抽样序列里。
换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次。
或者说，抽样速率fs（每秒内的抽样点数）应不小于2fH，若抽样速率fs＜2fH，则会产生失真，这种失真叫混叠失真。
抽样定理实验报告
抽样定理实验报告一、实验目的1.了解抽样定理的基本概念和原理；2.通过实验掌握抽样定理的应用方法；3.分析实验结果，验证抽样定理的有效性。
二、实验原理抽样定理，也称为中心极限定理，是概率论和数理统计学中的重要定理之一、它指出当从总体中抽取的样本数量足够大时，样本均值的分布接近于正态分布。
具体原理如下：假设总体的分布情况未知，从中抽取容量为n的样本，将样本观察值依次排列为X1，X2，...，Xn。
根据大数定律，当n趋向于无穷大时，样本均值的极限分布为正态分布。
三、实验步骤1.确定实验总体和样本容量：假设总体为一些城市的居民收入情况，样本容量为n=50。
2.随机抽取样本：从该城市的居民总体中随机选取50个人的收入数据作为样本数据。
3.计算样本均值：将样本数据相加后除以样本容量，得到样本均值。
4.重复步骤2和3，进行多次实验：重复50次实验，每次都从总体中随机抽取不同的样本，并计算样本均值。
5.统计实验结果：将50次实验中得到的样本均值进行统计，并绘制频数分布直方图。
6.分析实验结果：通过观察频数分布直方图，分析样本均值的分布情况，验证抽样定理的有效性。
四、实验结果及分析根据实验步骤，我们从城市的居民总体中随机抽取了50个人的收入数据，并计算了样本均值。
通过重复50次实验，并统计得到的样本均值，我们绘制了频数分布直方图。
从频数分布直方图中可以看出，样本均值的分布情况呈现出正态分布的特点，中间值出现的频率最高，两端值出现的频率相对较低。
这与抽样定理的结论一致，即样本均值的极限分布为正态分布。
实验结果的分析表明，当样本容量足够大（在本实验中，样本容量为50），从总体中抽取的样本均值趋近于总体均值，而且样本均值的分布接近正态分布。
这进一步验证了抽样定理的有效性。
五、实验结论通过本次实验，我们了解了抽样定理的基本概念和原理，并通过实验验证了抽样定理的有效性。
实验结果表明，当从总体中抽取足够大的样本时，样本均值的分布接近正态分布。
实验1、抽样定理实验
∞2 f 实验 1 PAM 调制与抽样定理实验一、实验目的1. 掌握抽样定理原理，了解自然抽样、平顶抽样特性；2. 理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响；3. 理解恢复滤波器幅频特性对恢复信号的影响；4. 了解混迭效应产生的原因。
二、实验原理1. 抽样定理简介抽样定理告诉我们：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。
图 1-1 信号的抽样与恢复假设 m (t ) 、δT (t ) 和 m s (t ) 的频谱分别为 M (ω) 、δT (ω) 和 M s (ω) 。
按照频率卷积定 理， m (t ) δT (t ) 的傅立叶变换是 M (ω) 和δT (ω) 的卷积： M (ω) =1[M (ω) *δ (ω)] = 1∑ M (ω- n ω)s2πT n =-∞该式表明，已抽样信号m s (t ) 的频谱 M s (ω) 是无穷多个间隔为ωs 的 M (ω) 相迭加而成。
需要注意，若抽样间隔 T 变得大于1, 则 M (ω) 和δ (ω) 的卷积在相邻的周期内存在 2 f HT重叠（亦称混叠），因此不能由 M s (ω) 恢复 M (ω) 。
可见，T =1是抽样的最大间隔，它被H称为奈奎斯特间隔。
下图所示是当抽样频率 f s ≥2B 时（不混叠）及当抽样频率 f s ＜2B 时 （混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。
sTf s (t )f s (t )ω 0F (ω)t-ωmm(a) 连续信号及频谱0 T st-ωs1T S-ωmF s (ω)1ωmωs1.高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）0 T st2. 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图 1-2 采用不同抽样频率时抽样信号及频谱2. 抽样定理实现方法通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM ）、脉宽调制（PDM ）和脉位调制（PPM ）。
实验一 抽样定理与脉冲编码实验
实验一抽样定理与脉冲编码实验一、实验目的1、掌握抽样定理的概念。
2、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
二、实验仪器1、信号源模块2、PAM/AM模块3、模拟信号数字化模块4、双踪示波器三、实验原理信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。
1、模拟信号源部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz～10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围100Hz～10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz～1KHz）以及32KHz、64KHz的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。
该部分电路原理框图如图1所示。
图1 模拟信号源部分原理框图在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址中。
当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管SM01～SM04显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。
该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。
2、数字信号源部分数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。
绝大部分电路功能由U01来完成，通过拨码开关SW04、SW05可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图2所示。
图2 数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz 、256KHz 、64KHz 、32KHz 、8KHz 的方波。
可预置分频器的分频值可通过拨码开关SW04、SW05来改变，分频比范围是1～9999。
抽样定理及其应用实验
实验一抽样定理及其应用实验一、实验目的1.通过对实验模拟信号抽样的实验，加深对抽样定理的理解2.PAM调制实验3.学习PAM调制硬件实验电路二、实验基本原理抽样定理：如果对某一带宽有限的时间连续信号进行抽样，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原信号。
即若要传输传输模拟信号，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。
三、实验器材1.PAM脉冲调幅模块，位号H2.时钟与基带数据发生模块，位号G3.示波器一台4.信号连接线四、实验过程1、把时钟与基带数据发生模块插到底板位号G的位置上，把PAM脉冲调幅模块插位号H的位置上；2、用导线将P03和32P01连接，将P09和32P02连接，将32P03和P14连接；打开电源，指示灯正常显示3、分别把信号源产生的正弦波接在32P01、32P02、32P03上。
接在32P01时用示波器在此处观察并且调节电位器W01，使该点正弦波新号幅度约为2v，可观察PAM取样信号；接在32P02时用示波器在此处观察取样脉冲波形；示波器接在32P03上，调节32W01可以改变PAM传输信道的特性，PAM取样信号会发生改变4、PAM解调用的低通滤波器电路设有两组数据，其截止频率分别为2.6khz、5kHz。
调节不同的输入信号和不同的抽样时钟频率，用示波器观测各点的波形，验证抽样定理五、实验结果数据测量当SP302接入抽样时钟信号为16KHZ抽样时钟方波信号SP108时测量点峰峰值(V) 频率(KHZ)TP301 1.44 2.00TP302 3.64 16.65TP301 1.44 1.988TP303 0.820 1.999TP303 0.840 1.999TP304 3.12 2.002当SP302接入抽样时钟信号为8KHZ抽样时钟方波信号SP109时测量点峰峰值(V) 频率(KHZ)TP301 1.44 1.953TP302 3.60 8.064TP301 1.42 2.000 TP303 0.840 2.012 TP303 0.840 2.014 TP304 3.16 2.000。
抽样定理与信号恢复实验报告
抽样定理与信号恢复实验报告一、实验目的1、掌握抽样定理的基本原理和抽样过程。
2、理解抽样频率对信号恢复的影响。
3、学会使用实验设备进行抽样和信号恢复的操作。
4、通过实验观察和数据分析，验证抽样定理的正确性。
二、实验原理1、抽样定理抽样定理指出，对于一个带宽有限的连续信号，如果抽样频率大于或等于信号最高频率的两倍，那么可以通过抽样值无失真地恢复出原始信号。
设连续信号为＄f(t)＄，其频谱为＄F(ω)＄，最高频率为＄ω_m$。
以抽样间隔＄T_s ＝ 1/f_s$ 对＄f(t)＄进行抽样，得到抽样信号＄f_s(t)＄。
抽样信号的频谱＄F_s(ω)＄是原信号频谱＄F(ω)＄以抽样频率＄ω_s ＝2πf_s$ 为周期进行周期延拓。
2、信号恢复从抽样信号恢复原始信号通常使用低通滤波器。
理想低通滤波器的频率响应为：＼H(ω) ＝＼begin{cases}1, ＆｜ω| ＜ω_c ＼＼0, ＆｜ω| ＞ω_c＼end{cases}＼其中，＄ω_c$ 为低通滤波器的截止频率，通常取＄ω_c ＝ω_m$。
通过低通滤波器对抽样信号进行滤波，即可得到恢复后的信号。
三、实验设备1、信号发生器：用于产生连续信号。
2、抽样脉冲发生器：产生抽样脉冲。
3、示波器：用于观察信号的波形。
4、低通滤波器：实现信号的恢复。
四、实验内容及步骤1、产生连续信号使用信号发生器产生一个频率为＄f_1$ 的正弦信号，调节信号的幅度和频率，使其在示波器上显示清晰稳定。
2、选择抽样频率设置不同的抽样频率＄f_s$，分别为＄2f_1$、＄3f_1$ 和＄5f_1$。
3、抽样过程将抽样脉冲与连续信号同时输入到示波器的两个通道，观察抽样信号的波形。
4、信号恢复将抽样信号通过低通滤波器，在示波器上观察恢复后的信号，并与原始信号进行比较。
5、记录数据记录不同抽样频率下抽样信号和恢复信号的波形、幅度和频率等数据。
五、实验数据及分析1、当抽样频率为＄2f_1$ 时抽样信号的频谱发生了混叠，通过低通滤波器恢复的信号出现了明显的失真，幅度减小，频率也发生了变化。
实验一：抽样定理实验
实验七：抽样定理实验一、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f H（即m（t）的频谱中没有f H以上的分量），可以唯一地由频率大于2f H的样值序列所决定。
因此，对于一个最高频率为3400H Z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，用截止频率为f H的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m（t）。
四、实验内容准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好接好；3、开机注意观察电流表正电流＋I<180mA负电流－I<60mA若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。
(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、在P1观察主振脉冲信号，P2观察位定时信号。
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。
3、观察（6）同步测试信号源的波形和频率。
f=1kHz(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。
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。
（4）的波形（8）的波形（1-2）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。
（13）的波形（8）的波形(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。
抽样定理实验报告结论
一、实验背景抽样定理是统计学中的一个基本原理，它揭示了在大规模总体中，通过合理的抽样方法，可以从样本中推断出总体的某些特征。
为了验证抽样定理在实际应用中的有效性，我们进行了本次抽样定理实验。
二、实验目的1. 了解抽样定理的基本原理和方法；2. 通过实验验证抽样定理在实际应用中的有效性；3. 掌握不同抽样方法对样本结果的影响。
三、实验方法1. 实验数据：本次实验选取了一个包含1000个数据的总体，其中每个数据由两个随机变量组成；2. 抽样方法：采用简单随机抽样、分层抽样和系统抽样三种方法进行实验；3. 实验步骤：（1）对总体数据进行编号；（2）根据抽样方法，随机抽取一定数量的样本数据；（3）对样本数据进行统计分析，包括均值、标准差、方差等指标；（4）将样本结果与总体结果进行比较，分析抽样定理的有效性。
四、实验结果与分析1. 简单随机抽样：在简单随机抽样中，我们从总体中随机抽取了100个样本数据。
通过对样本数据的统计分析，得到样本均值为x̄，样本标准差为s，样本方差为s²。
将样本结果与总体结果进行比较，发现样本均值与总体均值非常接近，样本标准差和样本方差也都在总体标准差和总体方差附近。
这说明简单随机抽样能够有效地反映总体的特征。
2. 分层抽样：在分层抽样中，我们将总体分为三个层次，每个层次包含不同的数据特征。
在每个层次中，我们分别抽取了30个样本数据。
通过对样本数据的统计分析，得到样本均值、标准差和方差。
将样本结果与总体结果进行比较，发现分层抽样在保证样本代表性的同时，还能更好地反映不同层次的特征。
3. 系统抽样：在系统抽样中，我们按照一定的间隔从总体中抽取样本数据。
首先，计算总体数据个数除以样本个数，得到抽样间隔；然后，从第一个数据开始，每隔抽样间隔抽取一个样本数据。
通过对样本数据的统计分析，得到样本均值、标准差和方差。
将样本结果与总体结果进行比较，发现系统抽样在保证样本代表性的同时，能够节省抽样时间和成本。
信号的抽样与恢复(抽样定理)
实验一 信号的抽样与恢复（抽样定理）一、实验目的1．了解信号的抽样方法与过程以及信号恢复的方法。
2．验证抽样定理。
二、实验设备1．Dais －XTB 信号与系统实验箱 一台 2．双踪示波器 一台 3．任意函数发生器 一台三、实验原理1．离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号抽样而得。
抽样信号()s x t 可以看成连续信号()x t 和一组开关函数()s t 的乘积。
()s t 是一组周期性窄脉冲，如图1-1，s T 称为抽样周期，其倒数1/s s f T =称抽样频率。
图1-1 矩形抽样信号对抽样信号进行傅里叶分析可知，抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频率。
平移的频率等于抽样频率f s 及其谐波频率2f s 、3f s ……。
当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按sin x /x 规律衰减。
抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2．在一定条件下，从抽样信号可以恢复原信号。
只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率f n 的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出端可以得到恢复后的原信号。
3．原信号得以恢复的条件是f s ≥2f max ，f s 为抽样频率，f max 为原信号的最高频率。
当f s ＜2 f max 时，抽样信号的频谱会发生混叠，从发生混叠后的频谱中无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频率的信号是极少的，因此恢复后的信号失真还是难免的。
实验中选用f s ＜2 f max 、f s ＝2 f max 、f s ＞2 f max 三种抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理。
4．连续信号的抽样和抽样信号的复原原理框图如图1-2所示。
除选用足够高的抽样频率外，常采用前置低通滤波器来防止原信号频谱过宽而造成抽样后信号频谱的混迭，但这也会造成失真。
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。
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。
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2 f实验 1 PAM 调制与抽样定理实验一、实验目的1. 掌握抽样定理原理，了解自然抽样、平顶抽样特性；2. 理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响；3. 理解恢复滤波器幅频特性对恢复信号的影响；4. 了解混迭效应产生的原因。
二、实验原理1. 抽样定理简介抽样定理告诉我们：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。
图 1-1信号的抽样与恢复假设 m (t ) 、(t ) 和 m (t ) 的频谱分别为 M () 、() 和 M () 。
按照频率卷积定 理，m (t ) (t ) 的傅立叶变换是 M () 和() 的卷积：M ()1M ()()1M (n)2T该式表明，已抽样信号m s (t ) 的频谱 M s () 是无穷多个间隔为ω的 M () 相迭加而成。
需要注意，若抽样间隔 T 变得大于1, 则 M () 和 () 的卷积在相邻的周期内存在2 f T重叠（亦称混叠），因此不能由 M s () 恢复 M () 。
可见，T1 是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。
下图所示是当抽样频率 f ≥2B 时（不混叠）及当抽样频率 f ＜2B 时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。
f (t )f (t)t(a) 连续信号及频谱0 Tt1 TF ()1s1. 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）0 Tt2. 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图 1-2采用不同抽样频率时抽样信号及频谱2. 抽样定理实现方法通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM ）、脉宽调制（PDM ）和脉位调制（PPM ）。
虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。
关于 PDM 和 PPM ，国外在上世纪 70 年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。
本实 验平台f (t )F ()1 Ts仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。
抽样定理实验电路框图，如下图所示：图1-3 抽样定理实验电路框图最后强调说明：实际应用的抽样脉冲和信号恢复与理想情况有一定区别。
理想抽样的抽样脉冲应该是冲击脉冲序列，在实际应用中，这是不可能实现的。
因此一般是用高度有限、宽度较窄的窄脉冲代替。
另外，实际应用中使信号恢复的滤波器不可能是理想的。
当滤波器特性不是理想低通时，抽样频率不能就等于被抽样信号频率的 2 倍，否则会使信号失真。
考虑到实际滤波器的特性，抽样频率要求选得较高。
由于 PAM 通信系统的抗干扰能力差，目前很少使用。
它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。
3.自然抽样和平顶抽样在一般的电路完成抽样算法时，分为三种形式：理想抽样，自然抽样和平顶抽样。
理想抽样很难实现理想的效果，一般用自然抽样取代，自然抽样可以看做曲顶抽样，在抽样脉冲的时间内，抽样信号的“顶部”变化是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变化的规律。
而对于平顶抽样，在每个抽样脉冲时间里，其“顶部”形状为平的。
在实验中我们实现了自然抽样和平顶抽样。
图 1-4 自然抽样及平顶抽样比较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/ 2Sin(/2)/2，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Sin(/ 2) 的滤波器来进行频谱校准，这种频谱失真称为孔径失真。
4.实验电路框图抽样定理实验框图如图 1-5，A2 单元完成信号抽样，A7 单元完成信号恢复，模拟信号和抽样脉冲由信号源产生，信号波形、频率、幅度均可调节，抽样脉冲频率和占空比可调节；恢复滤波器带宽可设置；图 1-5 抽样定理实验框图框图说明：本实验中需要用到以下 4 个功能单元：1.信号源单元：用于选择模拟信号，点击框图“原始信号”按钮，出现虚拟信号源面板，信号源使用见“虚拟仪器 DDS 信号源”部分；根椐实验要求设定信号种类、信号频率、信号幅度；2.抽样脉冲：用于选择抽样脉冲频率和占空比，点击框图“抽样脉冲”按钮，出现抽样脉冲设置面板，如右图。
用鼠标可调节抽样频率和占空比；3.抽样选择开关：鼠标点击框图 A2 模块“切换开关”可以选择自然抽样还是平顶抽样；4.恢复滤波器：A7 模块恢复滤波器（低通）带宽可以设置，鼠标点击框图 A7 模块恢复滤波器按钮出现滤波器设置面板，如右图：用鼠标点击横轴频率值即可改变滤波器幅频特性；5.模块测量点说明A2 单元：2P1：原始模拟信号；2P2：抽样脉冲信号；2P7：抽样输出信号；A7 单元：7P8 抽样恢复信号；三、实验任务1.自然抽样验证：抽样时域信号观察、抽样频域信号观察、恢复信号观察；2.频谱混叠现象验证：通过改变模拟信号频率、抽样脉冲频率验证奈奎斯特定理；3.抽样脉冲占空比恢复信号影响；四、实验步骤1.实验准备(1)获得实验权限，从浏览器进入在线实验平台；(2)选择实验内容使用鼠标在通信原理实验目录选择：PAM 调制与抽样定理，进入到抽样定理实验页面。
2.自然抽样验证(3)选择自然抽样功能在实验框图上通过“切换开关”，选择到“自然抽样”功能；(4)修改参数进行测量鼠标点击实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数；如：设置原始信号为：“正弦”，频率：2KHz，幅度设置指示为45；设置抽样脉冲频率：8KHz，占空比：4/8（50%）；(5)抽样信号时域观测用四通道示波器，在 2P1 可观测原始信号，在 2P2 可观测抽样脉冲信号，在 2P7 可观测PAM 取样信号；(6)抽样信号频域观测使用示波器的 FFT 功能或频谱仪，分别观测 2P1,2P2,2P7 测量点的频谱；2P1:2P2:2P7:(7)恢复信号观察鼠标点击框图上的“恢复滤波器”按钮，设置恢复滤波器的截止频率为 3K（点击截止频率数字），在7P8观察经过恢复滤波器后，恢复信号的时域波形。
(8)改变参数重新完成上述测量修改模拟信号的频率及类型，修改抽样脉冲的频率，重复上述操作。
可以尝试下表 1-1 所示组合，分析实验结果：表 1-1模拟信号抽样脉冲恢复滤波器说明2K 正弦波3K2K倍抽样脉冲2K 正弦波4K2K 2 倍抽样脉冲2K 正弦波8K2K 4 倍抽样脉冲2K 正弦波16K2K8 倍抽样脉冲1K 三角波16K2K复杂信号恢复1K 三角波16K6K复杂信号恢复自己尝试设计某种组合进行扩展2K 正弦波3K2K倍抽样脉冲2K 正弦波4K2K 2 倍抽样脉冲2K 正弦波8K2K 4 倍抽样脉冲2K 正弦波16K2K8 倍抽样脉冲3.频谱混叠现象验证(1)设置各信号参数设置原始信号为：“正弦”，频率：1KHz，幅度设置指示为45；设置抽样脉冲频率：8KHz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K；(2)频谱混叠时域观察使用示波器观测原始信号 2P1，恢复后信号 7P8。
逐渐增加 2P1 原始信号频率:1k，2k，3k,…,7k，8k；观察示波器测量波形的变化。
当 2P1 为6k 时，记录恢复信号波形及频率；当2P1 为 7k 时，记录恢复信号波形及频率；记录2P1 为不同情况下，信号的波形，并分析原因，其是否发生频谱混叠1K：2K:3K:4K:6K:7K:8K:(3)频谱混叠频域观察使用示波器的FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号2P7，然后重新完成上述步骤（2）操作。
观察在逐渐增加 2P1 原始信号频率时，抽样信号的频谱变化，分析其在什么情况下发生混叠；1K: 2K: 3K: 5K:6K:7K:(4)频谱混叠扩展根据自己理解，尝试验证其它情况下发生频谱混叠的情况。
如：修改原始信号为三角波，验证频谱混叠。
修改原始信号为三角波，其余数据和上个实验一样。
原始信号频率1K:原始信号频率2K:原始信号频率3K:原始信号频率5K：原始信号频率6K:原始信号频率:4.抽样脉冲占空比恢复信号影响(1)设置各信号参数设置原始信号为：“正弦”，频率：1KHz，幅度设置指示为45；设置抽样脉冲频率：8KHz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K(2)修改抽样脉冲占空比使用示波器观测原始信号 2P1，恢复后信号 7P8。
点击“抽样脉冲”按钮，逐渐修改抽样脉冲占空比，为1/8,2/8,…,7/8（主要观测 1/2,1/4,1/8 三种情况）。
在修改占空比过程中，观察7P8 恢复信号的幅度变化，并记录波形。
分析占空比对抽样定理有什么影响脉冲占空比1/8:脉冲占空比2/8:脉冲占空比3/8:脉冲占空比4/8:脉冲占空比7/8:结论：占空比不超过1/2时，抽样信号占空比越高，则恢复信号幅度越大5.平顶抽样验证(1)修改参数进行测量通过实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数；如：设置原始信号为：“正弦”，频率：1KHz，幅度设置指示为45；设置抽样脉冲频率：8KHz，占空比：4/8（50%）；(2)对比自然抽样和平顶抽样频谱使用示波器的FFT功能或频谱仪观测抽样后信号7P8。
在实验框图上通过“切换开关”，选择到“自然抽样”功能，观察并记录其频谱；切换到“平顶抽样”，观察并记录器频谱。
分析自然抽样和平顶抽样后，频谱有什么区别结合理论分析其原因。
自然抽样：平顶抽样：结论分析：平顶抽样的波形电平更接近于原始信号，但是波形相对于自然抽样的波形更容易失真。
原因是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Sin(/2)/2。
6.实验扩展(1)尝试使用复杂信号完成抽样定理的验证将原始信号修改为“复杂信号”即：1k+3k 正弦波，自己设计思路完成抽样定理。
7.实验结束实验结束，从浏览器退出在线实验平台。
五、实验报告1. 简述抽样定理验证电路的工作原理。
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。
2. 记录在各种测试条件下的测试数据，分析测试点的波形、频率、信号幅度等各项测试数据并验证抽样定理。
3. 分析表 1-1 中恢复信号的成因。
4. 对上述 三角波抽样，分析应选用那种带宽的恢复滤波器和抽样频率，为什么 六、思考题1. 模拟信号为三角波，频率 1KHz ，幅度设置指示为 45；抽样频率 32KHz ，占空比：4/8 （50%），用示波器 F FT 观察模拟信号和抽样信号频谱如下图：三角波信号频谱抽样信号频谱上图每根谱线是什么信号频率是多少根据三角波频谱，抽样频率设置多少较好为什么根据三角波频谱，恢复滤波器截止频率应设置多少较好为什么用实验结果验证你的 结论。