基于Matlab的信号与系统实验指导 - 图文

实验五 信号抽样及抽样定理

一、实验目的

1. 学会运用MATLAB完成信号抽样以及对抽样信号的频谱进行分析 2. 学会运用MATLAB改变抽样时间间隔，观察抽样后信号的频谱变化

3. 学会运用MATLAB对抽样后的信号进行重建

二、实验原理及实例分析 （一）信号抽样

信号抽样是利用抽样脉冲序列

p(t)从连续信号f(t)中抽取一系列的离散值，通过

抽样过程得到的离散值信号称为抽样信号，记为fs(t)。从数学上讲，抽样过程就是信

号相乘的过程，即fs(t)?f(t)?p(t)

因此，可以使用傅里叶变换的频域卷积性质来求抽样信号fs(t)的频谱。常用的抽样脉冲序列有周期矩形脉冲序列和周期冲激脉冲序列。

上式表明，信号在时域被抽样后，它的频谱是原连续信号频谱以抽样角频率为间隔周

期的延拓，即信号在时域抽样或离散化，相当于频域周期化。在频谱的周期重复过程中，其频谱幅度受抽样脉冲序列的傅里叶系数加权，即被Pn加权。

可以看出，Fs(?)是以?s为周期等幅地重复。

程序运行结果，如下页图示。

很明显，升余弦脉冲信号的频谱抽样后发生了周期延拓，频域上该周期为?s?2?/Ts。

（二）抽样定理

如果f(t)是带限信号，带宽为?m，则信号f(t)可以用等间隔的抽样值来唯一表

??示。f(t)经过抽样后的频谱Fs???就是将f(t)的频谱F?在频率轴上以抽样频率?s为间隔进行周期延拓。因此，当?s?2?m时，周期延拓后频谱Fs???不会产生频率混叠；当?s?2?m时，周期延拓后频谱Fs???将产生频率混叠。通常把满足抽样定理要

求的最低抽样频率

fs?2fm(fs??s?,fm?m)2?2?称为奈奎斯特频率，把最大允许的抽

样间隔

Ts?11?fs2fm称为奈奎斯特间隔。

（三）信号重建

抽样定理表明，当抽样定理小于奈奎斯特间隔时，可以使用抽样信号唯一表示原信号，即信号的重建。为了从频谱中无失真的恢复原信号，可以采用截止频率为?c??m的理想低通滤波器。