通信原理实验报告（终） - 图文

（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码输出3#的频谱。记入如下表格：

A_out的频率/Hz 5K … 4K … 3K … 2K ... 基频幅度/V 主控&信号源

的频率。观测并记录译

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。 （1）关电，按表格所示进行连线：

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 送入FIR数字低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （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。

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 将信号送入数字滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （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。

c、探讨被抽样信号经不同滤波器恢复的频谱和时域波形：

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？用示波器分别观测fir滤波恢复和iir滤波恢复情况下，译码输出3#的时域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？还是有相位的平移呢？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

（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：A-OUT 模块3：TH13(编码输入) 使源信号进入数字滤波器 （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【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。

对比观测信号经fir滤波后的相频特性：设置【信号源】使A-OUT输出频率为5KHz、峰峰值为3V的正弦波；以100Hz步进减小A-OUT输出频率，用示波器对比观测A-OUT

控&信号源

主

和译码输出3#的时域波形。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：

A-OUT的频率/Hz 被抽样信号与恢复信号的相位延时/ms 3.5K 3.4K 3.3K ... 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。

答：滤波器的截止频率等于源信号谱中最高频率fn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新号。当抽样频率小于2倍的原新号的最高频率即滤波器的截止频率时，抽样信号的频谱会发生混叠现象，从发生混叠后的频谱中无法用低通滤波器获得信号频谱的全部内容，从而导致失真。

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。

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。

4、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？

答：观测波形变化时更稳定。使抽样定理理论的验证结果更可靠。

实验步骤：

（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关K1为“自然抽样”档位，用示波器观测。

（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关K1为“平顶抽样”档位，用示波器观测。

（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K1为“自然抽样”

档位，用示波器观测频率，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。