机器学习实验报告模板
题目：XXX实验报告
班级：XXX班
专业：XXXXXX
姓名：XXX
学号：XXXXXXXX
、实验目的
1、 验证抽样左理：设时间连续信号f (t),其最髙截止频率为fin ,如果用时间间隔 为T<=l/2fiii 的开
关信号对f (t)进行抽样时，则f (t)就可被样值信号唯一地表 /Jso
2、 降低或提髙抽样频率，观察对系统的影响
二、实验原理
抽样定理：
一个频带限制在((),九)赫内的时间连续信号〃", 如果以701/(2儿)秒的间隔对它进行等间隔(均匀) 抽样，则〃砒)将被所得到的抽样值完全确定。
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图一抽样定理示意图
从图中可以看岀，当£>=2血时，不会发生频域混叠现象，使用一个匹配的低通滤 波
匹
2 低通滤也件
波器
无失真抽样的
要求
“5(%)
由样值序列町无 火貝的恢圮出脈 來的模拟信号
抽样左理示意图
:
器即可无失真的恢复出原信号，当£<2翕时，会发生频域混叠现象，这时，恢复的信号失真。
三、模型结构
实验所需模块连接图如下所示:
1S,1000Hz.分别为lOhz, 121iz, 14hz,再利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设巻为lessee, 脉冲频率分别设置为20hz, 30hz, 50hzo
对三个信号做加法，所得信号的最高频率为14hz,由抽样徒理得抽样脉冲的频率应大 于等于
28hz
可使得恢复信号无失真，所以选择与
28hz
相近的30hz.并取抽样脉冲频率为 20hz 和
50hz
做
比较，验证抽样定理。
令相加所得信号与抽样脉冲相乘，得到的结果即为时间离散的抽样序列。
最后将抽样序 列通过五阶巴特沃斯低通滤波器，由于信号最髙频率为14hz,所以取滤波器的截止频率为 14hz.将恢复信号与原信号作比较，比较不同抽样频率带来的影响。
四、实验步骤
（1）
按照实验所需模块连接图，连接各个模块
（2）
进行系统左时设置：起始时间设为0,终止时间设为Is.抽样率设为lkliz.
图二模块连接图
元件编号
属性
类型
参数设置
0,1,2
Source Sin usiod
Amp=lV ； Rate=10/12/14Hz
3 Adder
4 Multipler
7 Operator Lin ear Sys
Butterworth z 5 Poles /fc=14Hz 5,6,8
Sink
9
Operator
Pluse Train
Amp=lVt f=30hz» Width=0.01sec
傅︕r
频
信︔
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为
别30
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设
hl
A
区
• ................ • ... SystemView by ELANIX .
图三系统定时设置示意图
（3）设置各个模块的参数：
①信号源部分：使用三个正弦波信号源产生三个正弦波，其频率分别为10hz,
12hz, 14hzo
② 抽样脉冲发生器：利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设置为lessee, 脉冲频率分别设置为20hz. 3Ohz, 50112,
图五抽样脉冲发生器设置示意图
③低通滤波器：五阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率14112
图六低通滤波器设置示意图
（4）观察输出波形，更改抽样脉冲发生器的频率，比较试验结果。
五、实验结果
（1）当抽样频率为30hz时，实验结果如下图，最上方的图为原基带信号，中间图为经过低通滤波器后的输岀波形，最下方图为脉冲序列和信号源信号相乘后的波形。
图七采样频率为20hz波形图
由上图可知，采样后恢复的信号与基带信号几乎一模一样，只是有一左的时延，根据以上实验结果，我们可知，当fs=2fin （本处为略大于）时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。
（原信号的最高频率fiii=14hz）
（2）当抽样频率为50hz时，实验结果如下图，最上方的图为原基带信号，中间图为
经过低通滤波器后的输出波形，最下方图为脉冲序列和信号源信号相乘后的波
由上图可知，采样后恢复的信号与基带信号几乎一模一样，只是有一左的时延.根据以上实验结果，我们可知，当fs>2fm时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。
（原信号的最髙频率fhi=14hz）（3）当抽样频率为20hz时，实验结果如下图，最上方的图为原基带信号，中间图为经过低通滤波器后的输出波形，最下方图为脉冲序列和信号源信号相乘后的波形。
图九采样频率为20hz波形图
由上图可知，釆样后恢复的信号岀现明显的失真，根据以上实验结果，我们可知，当fs<2fiii时，输出信号发生较大的失真，已经无法恢复原信号。
（原信号的最高频率=14hz）（4）:当抽样频率为30hz,将抽样脉冲的脉宽加大（15e-3sec）,实验结果如下图，最上方的图为原基带信号，中间图为经过低通滤波器后的输出波形，最下方图为脉冲序列和
信号源信号相乘后的波形。
根据以上实验结果，我们可知，抽样序列的脉宽过大时，会导致采样信号的时间离散型不好，但是根据新的这样的采样信号，还是可以恢复出原信号的。
（原信号的最高频率=14hz）
图十抽样脉冲的脉宽加大后波形图
（5）当抽样频率为30hz,低通滤波器的阶数降低（降低到2阶），实验结果如下图, 最上方的图为原基带信号，中间图为经过低通滤波器后的输岀波形，最下方图为脉冲序列和信号源信号相乘后的波形。
六、实验讨论与分析
从实验结果可以看岀，抽样频率为30hz,原信号的频率为1411Z,满足抽样立理。
抽样后的信号通过低通滤波器后，恢复出的信号波形与原基带信号相同，可以无失貞•的恢复原信号；当抽样频率为50hz时，依然满足抽样泄理，此时也可以无失真的恢复原信号；当抽样频率为20hz时，不满足抽样泄理，此时由于频域混叠现象，输出信号发生了较大的失真，不可以无失真的恢复原信号。
由此可知，如果抽样的时间间隔T<=l/2fin,则所得样值序列含有原基带信号的全部信息，从该样值序列可以无失真地恢复成原来的基带信号。
验证了抽样泄理。
另外，要选择过渡带宽较小的滤波器，减小信号带外因素的影响。
通过本次实验，我加深了对于抽样泄理的理解，进一步了解了采样泄理的原理和意义作用，也初步掌握了SystemView的使用，了解了软件的基本用法。
更重要的是，通过此次的实验对于通信原理的课程学习带来很大的帮助，将理论与实践结合，更加深了理论学习的印象。
对于课本上的知识也有了更深的理解和新的认识。
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根据以上实验结果，我们可知，由于采样频率接近于2fin,所以当滤波器的带外特性不好，衰减过慢的时候，高频的信号不能保证完全滤除。
这时候恢复的信号也是失真的。
（原信号的最高频率=141iz）
七、实验意见与建议
1、希望可以加入在频域观察信号波形的实验，很多在时域不是很好发现的情况，在频域
可以一目了然的发现到。
2、我发现实验三的电路连接可能不够合理，PN序列发生器产生的是双极性NRZ 信号，而
我们需要的是双极性冲激序列。
具体的改进方案请见实验三实验结论部分。
3、希望课程时间安排的长一些，能让老师有更多的时间进行讲解和指导，同时也能让我
们有更多的时间去完成实验。