信号的抽样与内插.doc

武汉大学教学实验报告电子信息学院 电子信息工程 专业 2016 年 * 月 * 日 实验名称 信号的抽样与内插 指导教师 * 姓名 * 年级 大三 学号 20143012* 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）实验的基本原理：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Wm，则信号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12fm，或者说抽样频率WsWm.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(w)为图6-1 (b)所示，最高频率为Wm，当该信号被抽样间隔为Ts的冲激序列抽样时，若Ts12fm（欠采样），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。（3）主要实验仪器设备：工具软件：MATLAB使用到的函数：1.simulink仿真 利用Simulink完成信号的抽样与内插实验仿真设计。 2.fft函数 功能：离散傅里叶变换。 调用格式：y = fft(x, n) 3.abs函数 功能：求绝对值和复数的模。 调用格式：y = abs(x)二、 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） 实验内容及方法：1、 MATLAB命令窗口中输入“simulink”，启动Simulink Library Browser；2、 Simulink Library Browser中，新建一个模型文件，编辑模型文件，建立如下图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SimulationStart，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。6、 画出各信号的频谱图（2） 实验现象及数据记录：1、信号为正弦波：xt=sin(2ft), f=1Hz:信号源的波形欠采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形 欠采样的情况下的各个频谱图： 过采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形过采样的情况下的各个频谱图： 1、信号为方波： f=1Hz:信号源波形欠采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形欠采样的情况下的各个频谱图： 过采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形 过采样的情况下的各个频谱图： 3、信号为三角波： f=1Hz:信号源的波形欠采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形欠采样的情况下的各个频谱图： 过采样的情况下： 抽样后的波形 恢复后的波形过采样的情况下的各个频谱图： （3）实验现象分析及结论：1、在信号的抽样过程中，不同的抽样频率将影响信号的还原。2、信号在时域被冲激函数抽样后，其频谱是原信号的频谱以抽样频率为间隔周期重复而得到的。3、当抽样频率为过抽样或临界抽样时，经过抽样之后，频谱图不会发生混叠，抽样信号通过低通滤波器可以恢复，且基本无失真。4、 当抽样频率为欠抽样时，经过抽样之后，频谱图发生混叠，抽样信号通过低通滤波器不能恢复。三、 实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）1、 通过实验进一步理解了抽样定理，同时熟练掌握了运用MATLAB工具对数据抽样分析。2、 遇到的问题：频谱分析时程序报错，产生不了预期结果：问题是To workspace 中的save format参数应设置成array，否则产生错误，无法计算频谱。3、采样频率应大于原始信号最大频率的两倍，这样才不会造成频谱混叠，恢复的波形才能