1、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 ，则信号可以用等间隔的抽样值唯一表示，且抽样间隔 必须不 大于 ，或者说抽样频率 . 12 图 6-1
2、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 ，当该信号 被抽样间隔为 的冲激序列抽样时，若 （欠采样） ， 12 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.
3、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
4、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： , :()=sin(2) =1 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： : =1 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： : =1 信号源的波形 欠采样的情况下
5、： 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 复的波形才能不失真。 4、矩形波和三角波含有大量的高频分量，所以所选取的低通滤波器的截止频 率要比较大，这样才能更好的恢复原始信号，提高了实验的精度。 四、 教师评语 指导教师 年 月 日
