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1、武汉大学教学实验报告电子信息学院专业2012年12月28日实验名称指导教师姓名年级学号成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具）1.实验目的1).熟悉信号的抽样与恢复过程；2).观察欠采样与过采样时信号频谱的变化；3).掌握采样频率的确定方法。2.实验基本原理由时域抽样定理可知，若有限带宽的连续时间信号f(t)的最高角频率为，则信号f(t)可以用等间隔的抽样值唯一表示，且抽样间隔Ts必须不大于，或者说抽样频率。图6-1所示为信号抽样与恢复示意图，其中图6-1(a)中为抽样前带限信号f(t)，其频谱F(ω)为图6-1(b)所示，最高频率为。当该信
2、号被抽样间隔Ts为的冲激序列抽样时，若Ts大于（欠采样），则抽样后信号的频谱为图1(f)所示，频谱没有产生混迭现象。将抽样后信号通过一个低通滤波器，能恢复原信号f(t)。若Ts小于（过采样），则抽样后信号的频谱将产生混迭现象，不能从抽样后信号中恢复原信号f(t)。1.主要仪器设备MATLAB软件一、实验操作部分1.实验数据、表格及数据处理2.实验操作过程（可用图表示）3.实验结论1.实验操作过程设计信号x(t)=sin(2πft)，f=1Hz的抽样与恢复的实验，实验步骤如下：1).在MATLAB命令窗口中输入“simulink”，启动SimulinkLibraryBrowser；2).
3、在SimulinkLibraryBrowser中，新建一个模型文件，编辑模型文件，建立如图2所示的抽样与内插的仿真模型，并保存为sample.mdl；3).分别在欠采样与过采样条件下，配置各模块的参数（如信号源的频率，抽样脉冲的间隔，低通滤波器的截止频率等）。4).在模型文件的菜单中选择Simulation－>Start，运行在欠采样、与过采样条件下的仿真模型；5).仿真结束后，打开示波器，观察在欠采样与过采样条件下的仿真结果。改变信号源的波形,如将信号源的波形换成方波、三角波后重复上述实验，观察信号波形与频谱的变化。6).画出各信号的频谱图，参考程序代码如下：N=length(tim
4、e);Ts=(time(N)-time(1))/N;m=floor(N/2);Ws=2*pi/Ts;W=Ws*(0:m)/N;F=fft(z1,N);FF=F(1:m+1);F11=abs(FF);F=fft(z2,N);FF=F(1:m+1);F12=abs(FF);F=fft(z3,N);FF=F(1:m+1);F13=abs(FF);F=fft(z4,N);FF=F(1:m+1);F14=abs(FF);Figure(1)plot(W,F11,'b',-W,F11,'b');title('输入信号的幅频特性');xlabel('频率（Rad/s）');figure(2)plot(
5、W,F12,'b',-W,F12,'b');title('滤波后信号的幅频特性');xlabel('频率（Rad/s）');figure(3)plot(W,F13,'b',-W,F13,'b');title('抽样后信号的幅频特性');xlabel('频率（Rad/s）');figure(4)plot(W,F14,'b',-W,F14,'b');title('恢复后信号的幅频特性');xlabel('频率（Rad/s）');1.实验数据1).正弦波信号信号源频率第一个低通滤波器截止频率第二个低通滤波
截止频率临界抽样周期过抽样周期欠抽样周期1HZ30rad/s30rad/s0.1s0.
6、01s1.5s正弦信号的频率为1HZ，幅度为2，信号源波形为：对其进行欠抽样时的抽样信号为：正弦信号欠抽样后得到的信号的波形为：恢复后信号的波形为：信号的频谱图为：对正弦信号进行过抽样时的过抽样信号(周期为0.01s)为：过抽样后的信号的波形为：恢复后信号的波形为：信号的频谱图为：2).方波信号信号源频率第一个低通滤波器截止频率第二个低通滤波器截止频率临界抽样周期过抽样周期欠抽样周期1HZ300rad/s300rad/s0.01s0.001s1.50s方波信号的频率为1HZ，幅度为2，其波形图如下：对方波信号，设第一个低通滤波器的截止频率为300rad/s,则其临界抽样频率应为0.01
7、s，通过第一个滤波器后的信号波形为：对方波信号进行欠抽样，设抽样频率为1s，则欠抽样的抽样信号的波形为：欠抽样后的波形为：通过第二个低通滤波器滤波（截止频率300rad/s）后恢复的信号为：对应的频谱图为：对方波进行过抽样，设抽样频率为0.001s，则抽样信号的波形为：过抽样后的信号的波形为：通过低通滤波器后的恢复信号的波形为：对应的频谱图为：3).三角波信号源频率第一个低通滤波器截止频率第二个低通滤波器截止频率临界抽样周期过抽样周期欠抽样周期
