数以信号处理答案

发布 2022-09-03 00:16:28 阅读 9698

1.2 教材第一章习题解答。

1. 用单位脉冲序列及其加权和表示题1图所示的序列。

解:3. 判断下面的序列是否是周期的,若是周期的,确定其周期。

1),a是常数;

解:1),这是有理数,因此是周期序列,周期是t=14;

2),这是无理数,因此是非周期序列。

5. 设系统分别用下面的差分方程描述,与分别表示系统输入和输出,判断系统是否是线性非时变的。

3),为整常数;

解:1)令:输入为,输出为。

故该系统是时不变系统。

故该系统是线性系统。

3)这是一个延时器,延时器是一个线性时不变系统,下面予以证明。

令输入为,输出为,因为。

故延时器是一个时不变系统。又因为。

故延时器是线性系统。

令:输入为,输出为,因为。

故系统是时不变系统。又因为。

因此系统是非线性系统。

令:输入为,输出为,因为。

故该系统是时变系统。又因为。

故系统是线性系统。

6. 给定下述系统的差分方程,试判断系统是否是因果稳定系统,并说明理由。

解:1)只要,该系统就是因果系统,因为输出只与n时刻的和n时刻以前的输入有关。如果,则,因此系统是稳定系统。

3)如果,,因此系统是稳定的。系统是非因果的,因为输出还和x(n)的将来值有关。

5)系统是因果系统,因为系统的输出不取决于x(n)的未来值。如果,则,因此系统是稳定的。

11. 设系统由下面差分方程描述:

设系统是因果的,利用递推法求系统的单位取样响应。解:令:

归纳起来,结果为。

———第二章———

教材第二章习题解答。

1. 设和分别是和的傅里叶变换,试求下面序列的傅里叶变换:

解:令,则。

令,则。

证明。令k=n-m,则。

2. 已知。

求的傅里叶反变换。

解。4. 设将以4为周期进行周期延拓,形成周期序列,画出和的波形,求出的离散傅里叶级数和傅里叶变换。

解:画出x(n)和的波形如题4解图所示。

以4为周期,或者。

以4为周期。

6. 试求如下序列的傅里叶变换:

解:16. 已知:

求出对应的各种可能的序列的表达式。

解:有两个极点,因为收敛域总是以极点为界,因此收敛域有以下三种情况:

三种收敛域对应三种不同的原序列。

1)当收敛域时,令。

因为c内无极点,x(n)=0;

c内有极点0,但z=0是一个n阶极点,改为求圆外极点留数,圆外极点有,那么。

2)当收敛域时,c内有极点0.5;

c内有极点0.5,0,但0是一个n阶极点,改成求c外极点留数,c外极点只有一个,即2,最后得到。

3)当收敛域时,c内有极点0.5,2;

n<0,由收敛域判断,这是一个因果序列,因此x(n)=0。

或者这样分析,c内有极点0.5,2,0,但0是一个n阶极点,改成求c外极点留数,c外无极点,所以x(n)=0。

最后得到。3.2 教材第三章习题解。

1. 计算以下诸序列的n点dft,在变换区间内,序列定义为。

18. 用微处理机对实数序列作谱分析,要求谱分辨率,信号最高频率为1khz,试确定以下各参数:

1)最小记录时间;

2)最大取样间隔;

3)最少采样点数;

4)在频带宽度不变的情况下,将频率分辨率提高一倍的n值。

解:1)已知。

4)频带宽度不变就意味着采样间隔t不变,应该使记录时间扩大一倍为0.04s实现频率分辨率提高一倍(f变为原来的1/2)

5.2 教材第五章习题解答。

1. 设系统用下面的差分方程描述:

试画出系统的直接型、级联型和并联型结构。

解:将上式进行z变换。

1)按照系统函数,根据masson公式,画出直接型结构如题1解图(一)所示。

2)将的分母进行因式分解。

按照上式可以有两种级联型结构:

a) 画出级联型结构如题1解图(二)(a)所示。

b) 画出级联型结构如题1解图(二)(b)所示。

3)将进行部分分式展开。

根据上式画出并联型结构如题1解图(三)所示。

3. 设系统的系统函数为。

试画出各种可能的级联型结构。

解:由于系统函数的分子和分母各有两个因式,可以有两种级联型结构。

画出级联型结构如题3解图(a)所示●。

画出级联型结构如题3解图(b)所示。

4.图中画出了四个系统,试用各子系统的单位脉冲响应分别表示各总系统的单位脉冲响应,并求其总系统函数。图d解:d

6.2 教材第六章习题解答。

1. 设计一个巴特沃斯低通滤波器,要求通带截止频率,通带最大衰减,阻带截止频率,阻带最小衰减。求出滤波器归一化传输函数以及实际的。

解:1)求阶数n。

将和值代入n的计算公式得。

所以取n=5(实际应用中,根据具体要求,也可能取n=4,指标稍微差一点,但阶数低一阶,使系统实现电路得到简化。)

2)求归一化系统函数,由阶数n=5直接查表得到5阶巴特沃斯归一化低通滤波器系统函数为。

或。当然,也可以按(6.12)式计算出极点:

按(6.11)式写出表达式。

代入值并进行分母展开得到与查表相同的结果。

3)去归一化(即lp-lp频率变换),由归一化系统函数得到实际滤波器系统函数。

由于本题中,即,因此。

对分母因式形式,则有。

如上结果中,的值未代入相乘,这样使读者能清楚地看到去归一化后,3db截止频率对归一化系统函数的改变作用。

5. 已知模拟滤波器的传输函数为:

2)试用脉冲响应不变法和双线性变换法分别将其转换为数字滤波器,设t=2s。

或通分合并两项得。

2)用双线性变换法。

信号处理 习题 答案

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