信号与系统习题答案 1

发布 2022-09-03 02:03:28 阅读 3431

1. 判断下列信号是否是周期的,如果是周期的,求出它的基频和公共周期。

解:因此,公共周期,基频。

因此,公共周期。

基频。3) 由于两个分量的频率比值是无理数,因此无法找出公共周期。所以是非周期的。

4) 两个分量是同频率的,基频1/ hz。因此,公共周期s。

2.指出并证明下列信号中哪些是功率信号,哪些是能量信号,哪些既不是功率信号也不是能量信号。

解: 1) 波形如题2解图(a)所示。显然是功率信号。

w(2) 波形如题2解图(b)所示。显然是能量信号。

(3) 能量信号 j

(4) 功率信号,显然有 w

3. 周期信号如题图3所示,试计算信号的功率。

题3图。解: 周期t=7 ,一个周期的能量为

信号的功率为w

4. 画出下列信号的波形。

解:的波形分别如题4解图(a)、(b)、(c)所示。

题4解图。5. 完成下列信号的计算。

解:6. 求下列积分。

解:(2) (因不在积分范围(-3,6)内)

7.画出题图7中的信号的一阶导数波形。

题7图。解:

的波形分别如题7解图(a)、(b)、(c)所示。

题7解图。8.对于题8图中的信号,为以下各式作图。

(5)(偶分量)

6)(奇分量)

题8图。解: 各波形如题8解图所示。

题8解图。9.周期信号如题9图所示,试计算信号的功率。

题9图。解:

周期t=7 ,其能量为。

信号的功率为w

10.用基本信号或阶跃信号表示题10图中的信号,并求出它们的能量。

解:(a),可以看成三个矩形。

能量为jb),可以看成一个矩形和一个三角形相加。

能量为jc),可以看成一个矩形和两个三角形相加。

能量为j11. 画出下列信号的波形。

解:各信号的波形如题11解图所示。

题11解图。

12.求下列积分。

解: a);

b) c)

d) 13. 画出下列各信号的波形。

解:各波形如题13解图所示。

题13解图。

14. 对于题14图中的信号,为以下各式作图。

(a);(b);

(c);(d);

(e)(偶分量);

(f)(奇分量)。

解: 各波形如题14解图所示。

题14解图。

15.求下列函数的卷积积分。

现求解如下:

解:解:解:

解:解:16.已知。

求。现求解如下:

1),求。解:

把求导2次。

2),求。解:

左式:右式:

所以。把代入上式,得。

17.已知下列的值,求。

现求解如下:

解:解:18.已知,求。解:当时。

当时。上二式在成立,故得。

当时。19.已知,求。

解:这里用到性质:

1. 前四个勒让德(legendre)多项式。

证明它们在区间(-1,1)内是正交函数集。

解:在区间(-1,1)内,有。

在(-1,1)区间内满足( )它们在区间(-1,1)内是正交函数集。

2 . 证明,是在区间的正交函数集。它是否是完备的正交函数集?

证明:在区间内,有。

(n为正整数)}是在区间的正交函数集。但不是完备的。因为:在正交函数集之外,存在函数满足:

对于所有的和。

3. 题3图给出冲激序列。求的指数傅里叶级数和三角傅里叶级数。

题3图。解:,因为偶函数。

上述。4. (1) 直接用定义求题4图所示三角波的三角傅里叶级数。

2) 利用3题的结果求题2.4图所示三角波的三角傅里叶级数。

题4图。解:

1)利用直接法求解:

因为信号为去直为奇函数,所以;

上述。2)利用3题的结果求解:令。则。

所以。5. 已知周期信号的前周期波形如题5图所示。根据下列各种情况的要求,画出在一个周期的波形。

1)是偶函数,只含有偶次谐波;

2)是偶函数,只含有奇次谐波;

3)是偶函数,含有偶次谐波和奇次谐波;

4)是奇函数,只含有偶次谐波;

5)是奇函数,只含有奇次谐波。

6)是奇函数,含有偶次谐波和奇次谐波。

题5图。解:

1)是偶函数,只含有偶次谐波 2)是偶函数,只含有奇次谐波。

题5图(a题5图(b)

3)是偶函数,含有偶次谐波和奇次谐波。

题5图(c题5图(d)

4)是奇函数,只含有偶次谐波 5)是奇函数,只含有奇次谐波。

题5图(e题5图(f)

6. 周期信号的双边频谱如题6图所示,求其三角函数表示式。

题6图。解:

根据,求得。

7. 已知周期矩形信号及如题7图所示。求:

1)的参数为,,,则谱线间隔和带宽为多少?

2)的参数为,,,则谱线间隔和带宽为多少?

3)与的基波幅度之比为多少?

4)基波幅度与的三次谐波幅度之比为多少?

题7图。解:

1) 谱线间隔为或。

带宽为或。2) 同理可求:谱线间隔为或。带宽为或。

8. 求题8图所示半波余弦脉冲的傅里叶变换,并画出频谱图。

题8图。解:

9. 计算下列信号的傅里叶变换。

解:5)因为。10. 试分别利用下列几种方法证明。

1) 利用符号函数;

2) 利用矩形脉冲取极限;

3) 利用积分定理;

4) 利用单边指数函数取极限。

解:1)略。

3)略。

11. 若的傅里叶变换为,如题11图所示,求并画图。

题11图。解:

题11解图。

12. 已知信号,的波形如题12图(a)所示,若有信号的波形如题12图(b)所示。求。

题12图(a题12图(b)

解:13. 若已知,确定下列信号的傅里叶变换:

解:14. 已知三角脉冲的傅里叶变换为,试用有关定理求的傅里叶变换。解:

15. 若已知,确定下列信号的傅里叶变换。

解:16. 分别利用线性性质、时域积分性质和时域卷积定理求题16图所示梯形脉冲的傅里叶变换,并大致画出情况下该脉冲的频谱图。

题16图。解:

1)利用线性性质。

2)利用时域积分性质。

令则。如题16解图(a)所示。

3)当时,图形如题16解图(b)所示。

题16解图(a)

题16解图(b)

17. 已知阶跃信号的傅里叶变换为;正弦、余弦函数的傅里叶变换为;。求单边正弦和单边余弦的傅里叶变换。

解:同理可求:

18. 求的傅里叶反变换。解:

另一种解法:

19. 求信号的傅氏变换。

解:信号周期为:,则,题19图。

20. 信号,若对其进行冲激采样,求使频谱不发生混叠的最低采样频率。

解:令,则。

所以。21. 有限频带信号的最高频率为100hz,若对下列信号进行时域采样,求得最小采样频率。

解:设: 1),频域信号扩展,频带增大,,

2) ,频域信号扩展,频带增大为的两倍,

3) ,的,的,故有的,4),频带增大为的两倍,确,

1求下列函数的拉普拉斯变换并注明收敛区。

解:收敛域为。

收敛域为。收敛域为。

收敛域为。收敛域为。

2利用拉普拉斯变换性质,求下列信号的拉普拉斯变换。

解: 1) 因为

利用复频域微分性质,有。即。

4)因为 根据拉普拉斯变换时域频移性质,有。

3求下列函数的拉普拉斯反变换。解:

根据时延性质。

2)将整理成周期形式。

又 则是第一周期单个函数为、周期的周期函数,所以。

3)因为。由卷积定理知

其中。所以。

4用部分分式法求下列函数的拉普拉斯反变换。

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