深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称： 信号与系统实验
实验项目名称： 信号的采样和恢复
学院： 信息工程学院
专业： 通信工程
指导教师： 张坤华
报告人： 学号： 班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务处制
一、实验目的
1、了解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。
二、实验内容
1、观察抽样脉冲、抽样信号、抽样恢复信号。 2、观察抽样过程中，发生混叠和非混叠时的波形。
三、实验仪器
1、信号与系统实验箱一台（主板）。 2、系统时域与频域分析模块一块。 3、20M双踪示波器一台。
四、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
fs?t?可以看成连续信号f?t?和一组开关函数s?t?的乘积。s?t?是一组周期性窄脉冲，见图
5-1，TS称为抽样周期，其倒数fs?1 s t
τ TS TS称抽样频率。 ??t 图 5-1矩形抽样脉冲
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fs及其谐波频率2fs、3fs……。当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按
?sinx?抽样信号的频谱是原信号频谱周
x规律衰减。
期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2、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到原信号。只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率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可以得到恢复后的原信号。
3、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为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。当fs?2B时，抽样信号的频谱会发生混迭，从发生混迭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，仅包含有限频率的信号是极少的。因此即使fs?2B，恢复后的信号失
真还是难免的。图5-2画出了当抽样频率fs?2B（不混叠时）及当抽样频率fs?2B（混叠时）两种情况下冲激抽样信号的频谱。
F??? f?t?
0 t (a) 连续信号的频谱
??m 0 ?m ?
fs?t? Fs???
1 TS
t ??s 0 Ts
??s ??m 0 ?m （b） 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）
Fs??? fs?t? 1
TS 0
0 Ts t ??s ??m ?m ?s ? （c） 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）
图5-2 抽样过程中出现的两种情况
4、点频抽样还原实验采用分立方式，对2kHz正弦波进行抽样和还原，首先2kHz的方波经过截止频率为2.56kHz低通滤波器得到2kHz的正弦波，然后用可调窄脉冲对正弦波进行抽样得到抽样信号，抽样信号经低通滤波器后还原出正弦波。
考虑下面的正弦信号： x(t)?cos(?s2t??)
假定以两倍于该正弦信号的频率?s对它进行脉冲串采样，若这个已采样的冲激信号作为输入加到一个截止频率为?s/2的理想低通滤波器上，其所产生的输出是：
xr(t)?(cos?)cos(?s2t)
由此可见，当?＝0或是2?的整数倍时，如右图，x(t)可以完全恢复。
当????时，x(t)?sin(2?s2t)
该信号在采样周期2??s整数倍点上的值