实验信号的抽样与恢复

实验一信号的抽样与恢复（ＰＡＭ）一、实验目的1、验证抽样定理2、观察了解PAM信号形成的过程；二、实验原理由于模拟通信的有效性和可靠性很低，不能满足实际通信的需要，现在普遍采用数字通信，可大大提高可靠性和有效性。但是实际的信号一般都是模拟信号，所以模拟信号数字化是实现数字通信的基础，而模数转化的第一步就是信号的抽样。我们的目的就是用离散值来代替模拟信号，以便于在新道中传输，而且由这些离散值能准确无误地恢复原来的模拟信号。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调幅（PAM）信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。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。数字通信系统是以此定理作为理论基础。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。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，则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。抽样信号的时域与频域变化过程及原理框图如下。低通滤波器抽样脉冲低通滤波器抽样保持8KHz输入信号抽样定理实验原理框图抽样：一个频带限制在（0—Fm)范围内的信号f(t),如果用频率为fs=2fm的脉冲序列对其进行等间隔抽样，则抽样信号能完全确定原信号f(t)，这也就是奈奎斯特定理。此外实际中还有一类带通信号，频带限制在（f1—f2）范围内，此时抽样频率最小为fs=2B+2(f2-nB)/n,其中n为小于f2/B的最大整数。上面的定理也可以从频谱的角度来说明。抽样信号为s(t)=f(t)(t)f(t)相乘s(t)冲激序列2恢复由频谱图标显示的频谱图可知通过适当的滤波器既可恢复原信号。三、实验步骤1根据信号的抽样及恢复定理，用Systemview软件建立仿真电路如下：2元件参数的配置Token4，5，6，7观察点—分析窗Token1乘法器Token0正弦信号（1，频率100Hz）Token3低通滤波器（极点数=3，截止频率=100Hz）Token2信号源（脉冲信号，1，频率？Hz，脉冲宽度？）50010-63运行时间设置运行时间=2.047s采样频率=1000Hz102.3e-34运行系统在Systemview系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token4，5，6,7三个点的波形。5功率谱在分析窗绘出该系统抽样后的功率谱。信号抽样及恢复运行结果1原低通信号频谱2低通信号抽样后的频谱3脉冲信号频谱4恢复后频谱由上面的频谱图可知，所谓抽样，实质上是对原信号的频谱进行搬移，对信号来说做的是线性变化，其目的是对信号进行调制，以使信号适合于在信道中传输。如果想得到原信号，只需要根据频谱图，选择适当的线性系统（滤波器），实现对频域的操作。四、实验思考在实验电路中，采样冲激串不是理想的冲激函数，通过这样的冲激序列所采样的采样信号谱的形状是怎样的？