实验二 滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响 概述:该项目是通过改变不同抽样时钟频率,分别观测和绘制抗混叠低通滤波和FIR数字滤波的幅频特性曲线,并比较抽样信号经过两种滤波器后的恢复效果,从而了解和探讨不同了不起幅频特性对抽样信号恢复的影响。
1. 测试抗混叠滤波器的幅频特性曲线 (1)关电,按表格所示进行连线。 源端口 信号源:A-OUT 目标端口 模块3:TH5(LPF-IN) 连线说明 将信号送入模拟滤波器 (2)开电,设臵主控模块,选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】,通过调节相应旋钮,使A-OUT主控&信号源输出频率5khz、峰峰值为3V的正弦波。
(3)此时实验系统初始状态为:抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5khz、幅度3V的正弦波。
(4)实验数据表格 A-OUT的频率/khz 基频幅度/V 4.3 1.4 3.6 2.6 2.5 2.9 5 0.54 4.2 1.59 3.5 2.7 2 2.92 (5)幅频特性曲线4.9 0.612 4.1 1.8 3.4 2.76 1.5 2.92 4.8 0.7 4 2 3.3 2.8 1 3 4.7 0.824 3.9 2.18 3.2 2.84 4.6 0.94 3.8 2.34 3.1 2.86 4.5 1.08 3.7 2.48 3 2.84
思考:对于3khz低通滤波器,为了更好的画出幅频特性曲线,我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小?
答:当输入波形频率远离3.4khz时增大频率间隔,当输入波形频率接近3.4khz时减小频率间隔。低通滤波器的截止频率为3.4khz,则选取0.68khz的整数倍测幅频得到的曲线会更接近理论曲线,可将信号源输入频率的步进值调整为680hz。
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2. 测试FIR数字滤波器的幅频特性曲线 (1)关电,按表格所示进行连线。 源端口 信号源:A-OUT 目标端口 模块3:TH13(编码输入) 连线说明 将信号送入数字滤波器 (2)开电,设臵主控菜单:选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节【信号源】,使A-OUT输出频率5khz、峰峰值为3V的正弦波。
(3)实验数据表格 A-OUT的频率/khz 基频幅度/V 4 0.512 3.3 2.22 2.6 4.12 1.5 5 (4)幅频特性曲线 5 0.04 3.9 0.67 3.2 2.5 2.5 4.4 4.5 0.076 3.8 0.876 3.1 2.84 2.4 4.56 4.4 0.119 3.7 1.1 3 3.12 2.3 4.68 4.3 0.17 3.6 1.35 2.9 3.4 2.2 4.8 4.2 0.203 3.5 1.64 2.8 3.64 2.1 4.88 4.1 0.376 3.4 1.92 2.7 3.92 2 4.96
思考:对于3khz低通滤波器,为了更好的画出幅频特性曲线,我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小?
答:在测量频率特性曲线时,当输入波形频率远离3khz时增大频率间隔,当输入波形频率接近3khz时减小频率间隔。调整信号源输入频率的步进值为600hz,能更好的画出幅频特性曲线。
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3. 分别利用上述两个滤波器对被抽样信号进行恢复,比较被抽样信号的恢复效果。 (1)关电,按表格所示进行连线: 源端口 信号源:MUSIC 信号源:A-OUT 模块3:TH3(抽样输出) 模块3:TH3(抽样输出) 目标端口 模块3:TH1(被抽样信号) 模块3:TH2(抽样脉冲) 模块3:TH5(LPF-IN) 模块3:TH13(编码输入) 连线说明 提供被抽样信号 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 送入FIR数字低通滤波器 (2)开电,设臵主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
(3)此时实验系统初始状态为:待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波,抽样时钟信号A-OUT为频率9khz、占空比20%的方波。
当设臵采样频率为7.5khz时,抗混叠滤波器(CH1)在电压为负值时出现严重失真,而FIR数字滤波器(CH2)的恢复结果说明采样后的信号发生了混叠。 思考:不同滤波器的幅频特性对抽样恢复有何影响?
答:模拟滤波器的恢复结果理论上更接近幅频特性,实际中会受到元件因素的影响;FIR数字滤波器可以实现相位的匹配。
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实验三 滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响
概述:该项目是通过改变不同抽样始终频率,从时域和频域两方面分别观测抽样信号经过FIR滤波和IIR滤波后的恢复失真情况,从而了解和探讨不同滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。
观察被抽样信号经过fir低通滤波器与iir低通滤波器后,所恢复信号的频谱。 1. 关电,按表格所示进行连线。 源端口 信号源:MUSIC 信号源:A-OUT 模块3:TH3(抽样输出) 2. 目标端口 模块3:TH1(被抽样信号) 模块3:TH2(抽样脉冲) 模块3:TH13(编码输入) 连线说明 提供被抽样信号 提供抽样时钟 将信号送入数字滤波器 开电,设臵主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节W1主控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
3.此时实验系统初始状态为:待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波,抽样时钟信号A-OUT为频率9khz、占空比20%的方波。
4.实验操作及波形观测。
a、观测信号经fir滤波后波形恢复效果:设臵主控模块菜单,选择【抽样定理】→【FIR滤波器】;设臵【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5khz;用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。
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b、观测信号经iir滤波后波形恢复效果:设臵主控模块菜单,选择【抽样定理】→【IIR滤波器】;设臵【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5khz;用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形(CH1)和频谱。
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