信号与系统4答案

发布 2022-09-03 01:13:28 阅读 6361

1、 已知某连续信号的傅里叶变换为,按照取样间隔对其进行取样得到离散时间序列,序列的z变换。

解法一:f(t)的拉普拉斯变换为,解法二:f(t)=l1=(et e2t )(t)

f(k)= ek e2k )(k)=

f(z)=z[f(k)]=

2、 求序列和的卷积和。

解:f1(k)==k)+2(k1)+ k2)

f1(k)* f2(k)= f2(k)+ 2f2(k1)+ f2(k2)

3、已知某双边序列的z变换为,求该序列的时域表达式。

解:,两个单阶极点为.5

当收敛域为|z|>0.5时,f(k)=(0.4)k1( 0.5)k1)(k1)

当收敛域为0.4<|z|<0.5时,f(k)= 0.4)k1(k1)+(0.5)k1( k)

当收敛域为|z|<0.4时,f(k)= 0.4)k1(k)+(0.5)k1( k)

点评:此题应对收敛域分别讨论,很多学生只写出第一步答案,即只考虑单边序列。

4、已知某连续系统的特征多项式为:

试判断该系统的稳定情况,并指出系统含有负实部、零实部和正实部的根各有几个?

解构作罗斯-霍维茨阵列。

由罗斯-霍维茨数列可见,元素符号并不改变,说明右半平面无极点。再由。

令则有。可解得。

相应地有。j

j这说明该系统的系统函数在虚轴上有四个单极点分别为土j及土j,系统为临界稳定。

所以系统含有三个负实部的根、四个零实部的根,无正实部的根。

点评:此题得分率很低。很多学生对全零行不知如何处理。

5、已知某连续时间系统的系统函数为:。试给出该系统的状态方程。

解:系统的微分方程为。

取原来的辅助变量及其各阶导数为状态变量并分别表示为、、、于是,由此微分方程立即可以写出如下方程。

状态方程。输出方程:

或者写成矩阵形式,上式即为。

6、求出下面框图所示离散时间系统的系统函数。

解:二、(12分)已知系统框图如图(a),输入信号e(t)的时域波形如图(b),子系统h(t)的冲激响应波形如图(c)所示,信号的频谱为。

试:1) 分别画出的频谱图和时域波形;

2) 求输出响应y(t)并画出时域波形。

3) 子系统h(t)是否是物理可实现的?为什么?请叙述理由;

解:1)根据傅立叶变换的性质得:

2)y(t)=[e(t)f(t)]h(t)=[t+2)+2(t)+ t2)] h(t)= h(t+2)+2h(t)+ h(t2)

3)因h(t)是有始因果信号,所以子系统h(t)是物理可实现的。

点评:此题做对的非常少,大多数写不出f(t)的表达方式。

四(12分)、已知某离散系统的差分方程为。

其初始状态为,激励;

求:1) 零输入响应、零状态响应及全响应;

2) 指出其中的自由响应分量和受迫响应分量;

3) 判断该系统的稳定性。

解:,特征根为1=0.5,2=1

1) yzi(k)=(c10.5k+c2)(k);

代入初始条件得c1=2,c2=2

零输入响应:yzi(k)= 220.5k)(k)

yzs(z)=h(z)e(z)=

零状态响应:yzs(k)= 0.5k +k1)(k)

yzs(0)=0,yzs(1)=(e0.5 e1);

全响应:y (k)= 1+k0.5k)(k)

2)自由响应:(1 0.5k)(k)

受迫响应:k(k),严格地说是混合响应。

3)系统的特征根为1=0.5(单位圆内),2=1(单位圆上),所2系统临界稳定。

五(12分)、已知某离散时间系统的单位函数响应。

1) 求其系统函数;

2) 粗略绘出该系统的幅频特性;

3) 画出该系统的框图。

解:1)系统函数为:

2)系统的幅频特性为:

3)系统的框图。

六、(10分)请叙述并证明z变换的卷积定理。

解:卷积定理。

设,,则。或用符号表示为:若,,则。

两序列卷积后z变换的收敛区是原来两个z变换收敛区的重叠部分。以上定理可根据卷积和及z变换的定义证明如下。

交换上式右方的取和次序,上式成为。

对上式右方第二个取和式应用式(8—15)的移序特性,则得。

点评:很多学生做不出此题,有的竟然连卷积定理内容都写不出。

信号与系统习题答案 4 5

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