1、信号处理课程设计报告1实验模块介绍在本节中，将分别介绍实验平台上的各个单元模块。本实验系统由 16 个模块组成。1、 电源输入模块此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供 +12v、+5v、-12 v、-5 v的电源输出。组电源对应个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管则亮。2、 信号源模块提供的波形种类有：正弦波、三角波、方波信号的频率范围：1Hz250KHz，分三个频段可通过旋钮分别调节信号的频率、幅度、占空比和扫速。有两个测量点：TP701：输出的信号波形（正弦波、三角波、方波、扫频信号） ；TP702：扫频控制电压输出。信号插孔：输出：信号源信号输出插孔。 （实验板上输出汉字说明
2、）3、 毫伏表毫伏表显示信号源输出信号的幅度的平均值，指示范围为15。4、 频率表频率表显示信号源输出的信号的频率值，指示的频率范围为150。5、 数字滤波器模块完成模拟信号的模数转换 A/D、滤波输出的数模 D/A 转换有两个测量点：TP501：A/D 前的模拟信号波形；TP502：滤波输出。信号处理课程设计报告2一个信号插孔 P501。6、 主机接口与二次开发区此模块由机接口、AT89C51 单片机（U102）等组成和通信的主机接口，完成程序的下载。程序可以来自固化在（U104）中的例题程序或来自机的学生开发程序。中的例题程序可由 SW102 来选择：开关设置 实验内容 信号卷积 信号与系
3、统卷积 复杂信号分解 数字低通滤波器 相位对信号合成的影响注：开关置为“” ，否则为“”SW101：复位键开关，SW102 改变后必需复位一次。7、 数字信号处理器模块由 TMS320C5402 组成完成数字滤波器以及卷积的功能。有两个测量点：TP101：XF，指示的口电平；TP102：TOUT，指示定时器定时输出信号。三个指示灯：分别指示是否在运行、状态、状态是否正常。8、 CPLD 可编程模块完成信号电平转换、主机接口中各控制信号产生、和片选信号和控制信号产生等功能。9、 一阶电路暂态响应模块此模块可根据自己的需要搭接一阶电路，观测各点的信号波形。有 6 个测量点：TP914、TP918：
4、输入信号波形测量点；TP915、TP917：一阶 RC 电路输出信号波形测量点；信号处理课程设计报告3TP919、TP921：一阶 RL 电路输出信号波形测量点。信号插孔：P907、P913：信号输入插孔；P908、P909、P910、P911、P914、P915、P916：电路连接插孔。10、 二阶电路传输特性模块此模块亦可根据需要搭接二阶电路，观测各测量点的信号波形。有两个测量点：TP201：二阶 RC 电路传输特性测量点；TP202：二阶 RL 电路传输特性测量点。信号插孔：P201、P203、P205、P206：信号输入插孔。11、 二阶网络状态轨迹模块此模块除完成二阶网络状态轨迹观察
5、的实验，还可完成二阶电路暂态响应观察的实验。有四个个测量点：TP901：输入信号波形观测点；TP902、TP903、TP904：输出信号波形观测点。信号插孔：P901：信号输入插孔。12、 阶跃响应与冲激响应模块接入适当的输入信号，可观测输入信号的阶跃响应与冲激响应。有四个测量点：TP905：进行冲激响应实验时的输入信号波形的测量点；TP908：进行阶跃响应实验时的输入信号波形的测量点；TP906：冲激信号观测点；TP909：冲激响应，阶跃响应信号输出观测点。信号插孔：P903、P905：信号输入插孔；P904：电路连接插孔。13、 抽样定理模块信号处理课程设计报告4通过本模块可观测到抽样过程
6、中各个阶段的信号波形。有四个测量点：TP601：输入信号波形观测点；TP602：开关信号观测点；TP603：输入信号经采样后的信号波形观测点；TP604：抽样信号经滤波器恢复后的信号波形观测点。信号插孔：P601：信号输入插孔；P603：抽样信号输出插孔；P617：恢复信号输出插孔；其它：元器件选择插孔。14、 模拟滤波器模块提供了多种有源无源滤波器，包括低通无源滤波器、低通有源滤波器、高通无源滤波器、高通有源滤波器、带通无源滤波器、带通有源滤波器、带阻无源滤波器和带阻有源滤波器。根据自己的需要进行实验。有 8 个测量点：TP401：信号经低通无源滤波器后的输出信号波形观测点；TP403：信号
7、经低通有源滤波器后的输出信号波形观测点；TP405：信号经高通无源滤波器后的输出信号波形观测点；TP407：信号经高通有源滤波器后的输出信号波形观测点；TP402：信号经带通无源滤波器后的输出信号波形观测点；TP404：信号经带通有源滤波器后的输出信号波形观测点；TP406：信号经带阻无源滤波器后的输出信号波形观测点；TP408：信号经带阻有源滤波器后的输出信号波形观测点。信号插孔：P401、P403、P405、P407、P409、P411、P413、P415：信号输入插孔；P402、P404、P406、P408、P410、P412、P414、P416：信号输出插孔。15、 基本运算单元与连续
8、系统的模拟模块本模块提供了很多开放的电阻电容，可根据需要搭接不同的电路，进行各种测试。如可实现加法器、比例放大器、积分器及一阶系统的模拟。信号处理课程设计报告5含有 2 个测量点：TP301：运算放大器 U301 的输出；TP302：运算放大器 U302 的输出。信号插孔：P301、P302：运算放大器 U301 的输入信号插孔，分别对应 DIP3 和 DIP2；P303：运算放大器 U301 的输出信号插孔；P305、P306：运算放大器 U302 的输入信号插孔，分别对应 DIP3 和 DIP2；P307：运算放大器 U302 的输出信号插孔；P308-P339：元器件选择插孔。16、 信
9、号分解与合成模块此模块位于实验平台的中部，主要完成信号的分解与合成，模块的上半部分为信号的分解，下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了 8 个波形输出测量点，TP801、TP802TP808；TP801TP807 分别为信号的 17 次谐波波形，第 8 个测量点 TP808 为 8 次以上谐波的合成输出波形；信号合成的部分中，把分解输出的各次谐波信号连接输入至合成部分，在合成的输出测量点上可观察到合成后的信号波形。此模块上还有八个开关，K801、K802K808。这 8 个开关的作用是：当开关位于 1、2 位置时，仅仅是起到连通的作用，当开关位于 2、3 位置时，对应的谐波分量的幅度可通过
10、相应的电位器来调节。如：对于输出的基波分量，当开关 K801 位于 1、2 位置时，电位器 W801 不起任何作用，直接把分解提取到的基波输出；当开关 K801 位于 2、3 位置时，分解提取到的基波分量可通过电位器 W801 来调节它的输出幅度的大小。其它依此类推。信号插孔：P801-P808 信号分解时各次谐波的输出插孔。17、 信号卷积实验模块此模块在信号分解与合成模块下方，结构非常简单，只有三个测量点，TP911 和 TP912 分别为两个输入卷积信号，TP913 为输出卷积后的信号输出波形。输入的信号为经过 A/D 转换的数字信号。信号处理课程设计报告6实验一 信号的分解与合成一、
11、实验目的1. 了解波形分解与合成原理。2. 分析典型的矩形脉冲信号，了解矩形脉冲信号谐波分量的构成，观察矩形脉冲信号通过多个数字滤波器后，分解出各谐波分量的情况。3. 观察矩形脉冲信号分解出的各谐波分量可以通过叠加合成出原矩形脉冲信号。4. 理解谐波幅度和相 位 对波形合成的作用。二、 实验原理（一）信号的频谱与测量信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。对于一个时域的周期信号 ，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形)t(f式的傅里叶级数。例如，对于一个周期为 T 的时域周期信号 ，可以用三角形式的傅里叶级数求)t(f出它的各次分量，在区间
12、 内表示为)t,(1)sincos() tbtnafn 10即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。当被测信号同时加到所有滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。如图 1 所示。信号处理课程设计报告7图 1 用同时分析法进行频谱分析其中，P801 出来的是基频信号，即基波；P802 出来的是二次谐波；P803 的是三次谐波，依此类推。（二） 矩形
13、脉冲信号的频谱一个幅度为 E，脉冲宽度为 ，重复周期为 T 的矩形脉冲信号，如图 2 所示。图 2 周期性矩形脉冲信号其傅里叶级数为： tnTSaETtfni cos)()(1该信号第 次谐波的振幅为：n nTEnan )/si(/)i()( 222由上式可见第 次谐波的振幅与 、 、 有关。ET（三） 信号的分解提取进行信号分解和提取是滤波系统的一项基本任务。当我们仅对信号的某些分量感兴趣时，可以利用选频滤波器，提取其中有用的部分，而将其它部分滤去。目前 DSP 数字信号处理系统构成的数字滤波器已基本取代了传统的模拟滤波器，数字滤波器与模拟滤波器相比具有许多优点。用 DSP 构成的数字滤波器
14、具有灵活性高、T信号分解 信号合成 n以 上 TP801TP80TP802 TP809TP501滤 波 器 1滤 波 器滤 波 器 2n被 测 信 号 80180P809P816P802P810信号处理课程设计报告8精度高和稳定性高，体积小、性能高，便于实现等优点。因此在这里我们选用了数字滤波器来实现信号的分解。在数字滤波器模块上，选用了有 8 路输出的 D/A 转换器 TLV5608（U502） ，因此设计了 8 个滤波器（一个低通、六个带通、一个高通）将复杂信号分解提取某几次谐波。分解输出的 8 路信号可以用示波器观察，测量点分别是TP801、TP802、TP803、TP804、 TP80
15、5、TP806、TP807 、TP808。（四） 信号的合成矩形脉冲信号通过 8 路滤波器输出的各次谐波分量可通过一个加法器，合成还原为原输入的矩形脉冲信号，合成后的波形可以用示波器在观测点 TP809 进行观测。如果滤波器设计正确，则分解前的原始信号（观测 TP501）和合成后的信号应该相同。三、 实验内容(一) 信号分解在进行信号的分解与合成实验时，首先应把红色拨动开关 SW102 调整为“0011”状态，并在需要时按下复位键开关 SW101，把状态清零，重新开始。1、矩形脉冲信号的脉冲幅度 和频率 按要求给出，改变信号的脉宽 ，测量不Ef 同 时信号频谱中各分量的大小。2、连接信 号 源
16、 输 出 端 与 P501。3、示波器可分别在 TP801、TP802、TP803、TP804、TP805、TP806、TP807 和TP808 上观测信号各次谐波的波形，并记录实验获得的数据填入表中。注意：在调节输入信号的参数值（频率、幅度等）时，需在信 号 源 输 出 端与 P501 连接后，用示波器在 TP501 上观测调节。： 的数值按要求调整，测得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表的要21T求记录。信号处理课程设计报告9表 1 的矩形脉冲信号的频谱2T，T= ， ， ，Hzf50ssVE4)(谐波频率 )(kf 2f 3f 4f 5f 6f 7f 8f 以上理论值电压峰峰值 1.9
17、090 0.6050 0.3820 0.2730测量值电压峰峰值 1.58 0 0.5210 0.3050 0.2400注意 8 个跳线器 K801、K802、K808 放在左边位置。8 个跳线器的功能为：当置于 1、2 位置时，只是连通；当置于 2、3 位置时，可分别通过 W801、W802W808 调节各路谐波的幅度大小。信号图如下图所示：信号处理课程设计报告10（二）信号合成1观察和记录信号的合成： 使输入的矩形脉冲信号 ， （ 的矩形脉冲信号又称为方波信Hzf5021T号） ， 。电路中用 8 根导线分别控制各路滤波器输出的谐波是否参加信号合成，VE4)(用导线把 P801 与 P80
18、9 连接起来，则基波参于信号的合成。用导线把 P802 与 P810 连接起来，则二次谐波参于信号的合成，以此类推，若 8 根导线依次连接P801P809、P802P810、 P803P811、P804P812、P805P813、P806P814、P807P815、P808P816，则各次谐波全部参于信号合成。另外可以选择多种组合进行波形合成，例如可选择基波和三次谐波的合成、可选择基波、三次谐波和五次谐波的合成，等等。按表 2 的要求，在输出端观察和记录合成结果。基波与三次谐波合成信号处理课程设计报告11三次与五次谐波合成所有谐波的合成表 2 矩形脉冲信号的各次谐波之间的合成信号处理课程设计报
19、告12波形合成要求 合成后的波形基波与三次谐波合成 如上图所示三次与五次谐波合成 如上图所示所有谐波的合成 如上图所示3. 相位对波形合成的影响在 对 周 期 性 的 复 杂 信 号 进 行 级 数 展 开 时 ， 各 次 谐 波 间 的 幅 值 和 相 位 是 有 一 定 关系 的 ， 只 有 满 足 这 一 关 系 时 各 次 谐 波 的 合 成 才 能 恢 复 出 原 来 的 信 号 ， 否 则 就 无 法 合成 原 始 的 波 形 。在 本 实 验 中 ， 三 次 谐 波 的 数 字 滤 波 器 的 阶 数 不 同 于 其 它 滤 波 器 ， 设 计 时 使 它 相对 于 基 波 有
20、270 度 相 移 。 因 此 就 可 以 看 出 相 位 对 波 形 合 成 的 影 响 了 。实 验 步 骤 ：1、 连接信 号 源 输 出 端 与 P501。2、 用示波器测 TP501 将方波信号调好，要求：方波频率 f=500HZ。3、 将 SW102 置于“0101” 。4、 按下复位键开关 SW101，复位 DSP，运行相位对信号合成影响程序。5、 用示波器的一个通道测基波 TP801、另一个通道分别测TP802、TP803、TP804、TP805、TP806、TP807 和 TP808 各次谐波波形并和基波进行相位比较。6、 分别将各次谐加入合成电路，观测各次谐波对合成信号的影
21、响。注意：在调节输入信号的参数值（频率、幅度等）时，需在信 号 源 输 出 端 与P501 连接后，用示波器在 TP501 上观测调节。四、 实验设备信号与系统实验箱 1 台双踪示波器 1 台信号处理课程设计报告13五、 实验报告要求1. 据示波器上的显示结果，画图填表。信号处理课程设计报告14实验二 不同种类的滤波网络对信号的影响一、 实验目的1、 熟 悉 滤 波 器 构 成 及 其 特 性 。2、 学 会 测 量 滤 波 器 截 止 频 率 的 方 法 。二、 实验原理滤 波 器 是 一 种 能 使 有 用 频 率 信 号 通 过 而 同 时 抑 制 （ 或 大 为 衰 减 ） 无 用 频
22、 率 信 号的 电 子 装 置 。 工 程 上 常 用 它 作 信 号 处 理 、 数 据 传 送 和 抑 制 干 扰 等 。 这 里 主 要 是 讨 论模 拟 滤 波 器 。 以 往 这 种 滤 波 电 路 主 要 采 用 无 源 元 件 R、 L 和 C 组 成 ， 60 年 代 以 来 ，集 成 运 放 获 得 了 迅 速 发 展 ， 由 它 和 R、 C 组 成 的 有 源 滤 波 电 路 ， 具 有 不 用 电 感 、 体积 小 、 重 量 轻 等 优 点 。 此 外 ， 由 于 集 成 运 放 的 开 环 电 压 增 益 和 输 入 阻 抗 均 很 高 ， 输出 阻 抗 又 低 ，
23、 构 成 有 源 滤 波 电 路 后 还 具 有 一 定 的 电 压 放 大 和 缓 冲 作 用 。 但 是 ， 集 成运 放 的 带 宽 有 限 ， 所 以 目 前 有 源 滤 波 电 路 的 工 作 频 率 难 以 做 得 很 高 ， 这 是 它 的 不 足之 处 。基 本 概 念 及 初 步 定 义1、 初 步 定 义滤 波 电 路 的 一 般 结 构 如 图 1 所 示 。 图 中 的 表 示 输 入 信 号 ， 为 输 出 信)(1tv)(0tv号 。假 设 滤 波 器 是 一 个 线 形 时 不 变 网 络 ， 则 在 复 频 域 内 有A（ s） Vo(s)/Vi(s)式 中 A
24、（ s） 是 滤 波 电 路 的 电 压 传 递 函 数 ， 一 般 为 复 数 。 对 于 实 际 频 率 来 说滤波电路Vi(t)V0(t)图 1 滤波电路的一般结构图信号处理课程设计报告15（ s=j ） 则 有A（ j ） A（ j ） ej ( ) 这 里 A（ j ） 为 传 递 函 数 的 模 ， ( )为 其 相 位 角 。2、 滤 波 电 路 的 分 类对 于 幅 频 响 应 ， 通 常 把 能 够 通 过 的 信 号 频 率 范 围 定 义 为 通 带 ， 而 把 受 阻 或 衰 减的 信 号 频 率 范 围 称 为 阻 带 ， 通 带 和 阻 带 的 界 限 频 率 叫
25、做 截 止 频 率 fc。理 想 滤 波 电 路 在 通 带 内 应 具 有 零 衰 减 的 幅 频 响 应 和 线 性 的 相 位 响 应 ， 而 在 阻 带内 应 具 有 无 限 大 的 幅 度 衰 减 （ A（ j ） ） 。 通 常 通 带 和 阻 带 的 相 互 位 置 不同 ， 滤 波 电 路 通 常 可 分 为 以 下 几 类 ：低 通 滤 波 电 路 ： 其 幅 频 响 应 如 图 2a 所 示 ， 图 中 A 表 示 低 频 增 益 A 增 益 的幅 值 。 由 图 可 知 ， 它 的 功 能 是 通 过 从 零 到 某 一 截 止 角 频 率 的 低 频 信 号 ， 而 对
26、 大H于 的 所 有 频 率 完 全 衰 减 ， 因 此 其 带 宽 BW 。HH高 通 滤 波 电 路 ： 其 幅 频 响 应 如 图 2b 所 示 ， 由 图 可 以 看 到 ， 在 0 范 围L内 的 频 率 为 阻 带 ， 高 于 的 频 率 为 通 带 。 从 理 论 上 来 说 ， 它 的 带 宽 BW ， 但L实 际 上 ， 由 于 受 有 源 器 件 带 宽 的 限 制 ， 高 通 滤 波 电 路 的 带 宽 也 是 有 限 的 。带 通 滤 波 电 路 ： 其 幅 频 响 应 如 图 2c 所 示 ， 图 中 为 低 边 截 止 角 频 率 ， 高LH边 截 止 角 频 率
27、， 为 中 心 角 频 率 。 由 图 可 知 ， 它 有 两 个 阻 带 ： 0 和 0 L， 因 此 带 宽 BW 。HHL带 阻 滤 波 电 路 ： 其 幅 频 响 应 如 图 2d 所 示 ， 由 图 可 知 ， 它 有 两 个 通 带 ： 在0 和 ， 和 一 个 阻 带 ： 。 因 此 它 的 功 能 是 衰 减 到HLHL L间 的 信 号 。 同 高 通 滤 波 电 路 相 似 ， 由 于 受 有 源 器 件 带 宽 的 限 制 ， 通 带 也 是 有 限 的 。L带 阻 滤 波 电 路 抑 制 频 带 中 点 所 在 角 频 率 也 叫 中 心 角 频 率 。 图 2 为 各
28、 种 滤 波0电 路 的 幅 频 响 应 的 示 意 图 ：信号处理课程设计报告16图 2 各 种 滤 波 电 路 的 幅 频 响 应（ a） 低 通 滤 波 电 路 (LPF) （ b） 高 通 滤 波 电 路 (HPF)（ c） 带 通 滤 波 电 路 (BPF) （ d） 带 阻 滤 波 电 路 (BEF)三、 实验内容实 验 中 的 输 入 信 号 为 正 弦 波 。信 号 源 ： J701 置 于 “SIN”位 置 上 ， 调 节 幅 度 旋 钮 ， 使 信 号 幅 度 为 一 整 数 值 。（ 一 ） 测 量 低 通 滤 波 器 的 频 响 特 性图 示 3（ a） 为 无 源 低
29、 通 滤 波 器 。 图 3（ b） 为 有 源 低 通 滤 波 器 。 图 3（a） 无源低通滤波器信号处理课程设计报告17测 量 步 骤 ：1. 信 号 发 生 器 产 生 正 弦 波 ， 连 接 信 号 源 输 出 端 与 P401（ 低 通 无 源 ） ， 保 持 信号 发 生 器 输 入 幅 度 不 变 。2. 逐 次 改 变 信 号 发 生 器 频 率 ， 并 测 量 其 TP401 的 电 压 有 效 值 。3. 记 录 当 Vo(V)/ Vi(V)=0.707， f(Hz)=？4. 连 接 信 号 源 输 出 端 与 P405（ 低 通 有 源 ） 。5. 逐 次 改 变 信
30、号 发 生 器 频 率 ， 并 测 量 其 TP403 的 电 压 有 效 值 。6. 记 录 当 Vo(V)/ Vi(V)=0.707， f(Hz)=？ u 61 5 1 1 图 3（b） 有源低通滤波器信号处理课程设计报告18（ 二 ） 测 量 高 通 滤 波 器 的 频 响 特 性图 4 为 高 通 无 源 滤 波 器 。测 量 步 骤 ：1. 信 号 发 生 器 产 生 正 弦 波 ， 连 接 信 号 源 输 出 端 与 P409（ 高 通 无 源 ） ， 保 持 信号 发 生 器 输 入 幅 度 不 变 。2. 逐 次 改 变 信 号 发 生 器 频 率 ， 并 测 量 其 TP40
31、5 的 电 压 有 效 值 。 记 录 当 Vo(V)/ Vi(V)=0.707， f(Hz)=？(四 )测 量 带 阻 滤 波 器 的 频 响 特 性图 5 为 带 阻 有 源 滤 波 器 5 2 1 18 u u 0 图 4 高通无源滤波器信号处理课程设计报告19测 量 步 骤 ：1. 连 接 信 号 源 输 出 端 与 P415（ 带 阻 有 源 ） 。2. 逐 次 改 变 信 号 发 生 器 频 率 ， 并 测 量 其 TP408 的 电 压 有 效 值 。 Vo(V)/ Vi(V)=0.707， f(Hz)=？四、 实验设备1. 双 踪 示 波 器 1 台2. 信 号 与 系 统 实
32、 验 箱 1 台五、 实验报告要求整 理 实 验 数 据 ， 绘 制 各 个 滤 波 器 的 幅 频 响 应 曲 线 并 表 明 截 止 频 率 。图 5 带阻有源滤波器信号处理课程设计报告20实验三 抽样定理与信号恢复一、 实验目的1、观察抽样信号波形。2、验证抽样定理并恢复原信号。二、 实验原理1、 离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可从连续信号抽样获得。抽样信号Fs（t）=F（t）S（t）其中 F（t）为连续信号（例如正弦波） ，S（t）是周期为 Ts 的矩形窄脉冲。Ts 又称抽样间隔，Fs= 称抽样频率，Fs（t）为抽样信号波形。 1Ts将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号
33、，可通过抽样器来实现。2、 连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱 msmjF)2s(aSTA)j(sF它包含了原信号频谱以及重复周期为 fs（f s = s/2） 、幅度按Sa（m s/2）规律变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性AT延拓。因此，抽样信号占有的频带比原信号频带宽得多。3、抽样信号在一定条件下可以恢复出原信号，其条件是 fs2Bf，其中 fs 为抽样频率，Bf 为原信号占有频带宽度。由于抽样信号频谱是原信号频谱的周期性延拓，因此，只要通过一截止频率为 fc（fmfcfs-fm，fm 是原信号频谱中的最高频率）的低通滤波器就能恢复出原信号。如果 fs2
34、Bf，则抽样信号的频谱将出现混迭，此时将无法通过低通滤波器获得原信号。在实际信号中，仅含有限频率成分的信号是极少的，大多信号的频率成分是无限的，信号处理课程设计报告21并且实际低通滤波器在截止频率附近频率特性曲线不够陡峭（如图 1 所示） ，若使fs=2Bf，fc=fm=Bf，恢复出的信号难免有失真。为了减小失真，应将抽样频率 fs 取高（fs2Bf） ，低通滤波器满足 fmfcfs-fm。为了防止原信号的频带过宽而造成抽样后频谱混法，实验中常采用前置低通滤波器滤除高频分量。若实验中选用的原信号频带较窄，则不必设置前置低通滤波器。本实验采用有源低通滤波器，如图 2 所示。若给定截止频率 fc，
35、并取 Q= （为避免幅频特性出现峰值） ，R1=R2=R，则:C1= RfQc（1）C2= f41c（2）图 2 低通滤波器图 1 实 际 低 通 滤 波 器 在 截止频率附近频率特性曲线+-C1 +5VF(t)R1R2C2FS(t) 123 67信号处理课程设计报告22三、 实验内容1、观察抽样信号波形。 信号发生器 TP701 输出 f=1KHz 的正弦波。 连接信 号 源 输 出 端 与 P601； 调整 W601 可改变抽样频率，示波器观察 TP603（Fs（t） ）的波形。完成下表：抽样频率抽样信号（Fs（t） ）的波形3K6K12K信号处理课程设计报告232、验证抽样定理与信号恢复
36、（1） 信号恢复实验方案方框图如图 3 所示。图 3 信号恢复实验方框图（2） 设计一个有源低通滤波器，电路形式如图 2 所示。 （利用U603、R603、R604、C602 与 C603 来实现）设 fc=2KHz， R1=R2=5.1K，则 C1=0.022F 和 C2=0.01F。 P615 对应 U603 的 DIP3 为端，P616 对应 U603 的 DIP2 为端，P617 和 TP604 对应 U603 的 DIP6 为输出端，R603=R604=5.1 K，C602=0.022F，C603=0.01F。（3） 信号发生器输出 f=1KHz 的正弦波接于 P601，Fs(t)的
37、输出端（P603）与低通滤波器输入端相连，示波器 CH1 接于 TP601 观察原始被抽样信号，CH2 接于 TP604 观察恢复的信号波形，观察比较波形恢复情况。并完成下列观察任务。抽样频率恢复信号 F(t)波形波形3K抽样器低通滤波器F ( t )FS( t )F ( t )S ( t )信号处理课程设计报告246K12K四、 实验设备1、双踪示波器 1 台2、信号系统实验箱 1 台五、 实验报告要求信号处理课程设计报告251、整理数据，正确填写表格。2、在不同抽样频率（三种频率）情况下，观察 F（t）与 F(t)波形，比较后得出结论。信号处理课程设计报告26clear all;a=1 2
38、 3 4; b=3 4 5 6;c=a+b;d=a-b;e=a.*b;f=a./b;g=a.b;n=1:4;subplot(4,2,1);stem(n,a);xlabel(n);xlim(0 4);title(A);subplot(4,2,2);stem(n,b);xlabel(n);xlim(0 4);title(B);subplot(4,2,3);stem(n,c);xlabel(n);xlim(0 4);title(C);subplot(4,2,4);stem(n,d);xlabel(n);xlim(0 4);title(D);subplot(4,2,5);stem(n,e);xlabe
39、l(n);xlim(0 4);title(E);subplot(4,2,6);stem(n,f);xlabel(n);xlim(0 4);title(F);subplot(4,2,7);stem(n,g);xlabel(n);xlim(0 4);title(G);信号处理课程设计报告27clear all;N=0:15;% a) x(n)=0.8n 0n15xa=0.8.N;subplot(4,1,1);stem(N,xa); xlabel(n);xlim(0 16);ylabel(xa);% b) x(n)=e(0.2+3j)n 0n15xb=exp(0.2+3*j)*N);subplot(
40、4,1,2);b=real(xb);stem(N,b);xlabel(n);xlim(0 16);ylabel(实部);subplot(4,1,3);c=imag(xb);stem(N,c);xlabel(n);xlim(0 16);ylabel(虚部);% c) x(n)=3cos(0.125n+0.2)+2sin(0.25n+0.1 ) 0n15xc=3*cos(0.125*pi*N+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*N+0.1*pi);subplot(4,1,4);stem(N,xc);xlabel(n);xlim(0 16);ylabel(xc);信号处理课程设计报告28cl
41、ear all;b=1,sqrt(2),1;a=1,-0.67,0.9;h,w=freqz(b,a); c=20*log10(abs(h)subplot(1,2,1); plot(w,c);title(幅度);b=angle(h);subplot(1,2,2);plot(w,b);title(相位);clear all;a=8,-2,-1,2,3;b=2,3,-1,-3;c=conv(a,b); %计算卷积M=length(c)-1;n=0:1:M;stem(n,c);xlabel(n);ylabel(幅度); 信号处理课程设计报告29clear all;N=51;a=1 -2;%分子b=1
42、0.1 -0.06;%分母x=1 zeros(1,N-1);k=0:1:N-1;y=filter(a,b,x);stem(k,y);xlabel(n);ylabel(幅度 ); 信号处理课程设计报告30clear all;n=0:15;p=8;q=2;x1=exp(-(n-p).2)/q);subplot(3,2,1);stem(n,x1);xlabel(n);ylabel(时域);title(p=8,q=2)xa1=fft(x1);subplot(3,2,2);plot(n,abs(xa1);xlabel(n);ylabel(幅频);p=8;q=4;x1=exp(-(n-p).2)/q);subplot(3,2,3);stem(n,x1);xlabel(n);ylabel(时域);title(p=8,q=4)xa1=fft(x1);subplot(3,2,4);plot(n,abs(xa1);xlabel(n);ylabel(幅频);p=8;q=8;x1=exp(-(n-p).2)/q);subplot(3,2,5);stem(n,x1);xlabel(n);ylabel(时域);title(p=8,q=8)
