一、 填空题 1、判断序列13()
sins()72
x n A n π
π=+是否为周期序列(周期
序列),假如)(n x 为周期序列,周期为多少?(14) 2、设
)(n x 和)(n y 分别表示系统的输入和输出,请判断系统
3()[()]y n x n =是线性系统?(非线性) ,是移不变系统?(移
不变)
3、设系统的单位抽样响应1
()
()h n u n n
=
,则该系统是因果系统(因果),是稳定系统?(不稳定)
4、一个线性移不变系统,其系统函数的极点位置与该系统的稳定性和因果性的关系是 (极点在单位圆内,则该系统是因果稳定系统。)
5、快速傅立叶变换FFT 能提高离散傅立叶变换DFT 的计算速度的原因是:(1) 将长序列的DFT 转变为短序列的DFT , (2)利用W N 的特性合并计算减少乘法次数。
6、()(2)()n
x n u n =-,则()X z =(2z z +或112z -+,2z >)
7、用10000Hz 的采样频率对()a x t 进行采用,则采样后序列()x n 的最高频率可能(5000)Hz ,对应的数字频率为(π)
8、系统的频率响应与系统函数的关系是在(系统函数在单位圆上的取值就是系统的频率响应)的值。 9、圆周卷积与线性卷积之间的关系是(L 点圆周卷积是线性卷积以L 为周期的周期延拓序列的主值序列,或,当圆周卷积的长度大于等于。)
10、长度为M 的有限长序列,对其频率响应进行频域抽样,抽样点数为N ,则频域抽样不失真的条件是:(N≥M )
11、利用DFT 计算连续时间信号的频谱时,会产生的问题有: (混叠失真、频谱泄漏、栅栏效应)
12、设有一谱分析用的信号处理器,抽样点数必须为2的整数次幂,假定没有采用任何特殊数据处理措施,要求频率分辨力≤10Hz ,如果采用的抽样时间间隔为0.1ms ,试确定最小记录长度为(0.1s );所允许处理的信号的最高频率为(5kHz );在一个记录中的最少点数(1024)
13、 一个序列10),(-≤≤N n n x ,其DFT 的复数乘法运算量与(N 2
)成正比.
14、 已知一个线性相位FIR 数字滤波器的一个零点为:i --1,
则该系统的其它零点为
(1,0.50.5,0.50.5i i i -+-+--) 15、 采用窗函数设计FIR 数字滤波器,其阻带最小衰减与(窗函
数的形状有关,过渡带宽与
(窗函数的长度或宽度)有关。
16、以下哪个系统是全通系统 (B ) 。 1
1
1
12510()()()()151********()()()()10110z z A H z B H z z z
z z C H z D H z z z ------==+---=
=
-+ 17、已知一个线性移不变系统的差分方程为:
()()6(1)2(2)2(3)6(4)(5)y n x n x n x n x n x n x n =+-----+-+-,该系
统是(6阶FIR (有限长冲激响应))数字滤波器,具有
(严格线性相位)性质,其群延时为(2.5。) 18、模拟滤波器到数字滤波器的变换有哪两种主要方法?
(冲激响应不变法和双线性变换法)
19一个线性移不变系统具有严格线性相位的条件是
(单位采样响应h(n)是偶对称或者奇对称。)
20、一个序列x(n),长度为N 点,现将其补零到长度为L 点(L>N ),
问其频谱是否变化?(不变化)
二、叙述题:
1、 设计IIR 数字带阻滤波器的频率变换有哪两种不同方法? 答:(1)先进行模拟域频带变换,将模拟原型低通滤波器变换为所需的模拟带阻滤波器,然后应用冲激响应不变法或双线性变换法变换为所需的数字高通滤波器;
(2)先应用冲激响应不变法或双线性变换法变换为数字原型低通滤波器,然后采用数字域频带变换,将数字原型低通滤波器变换为所需的数字带阻滤波器。 2、用窗函数设计线性相位FIR 滤波器时,如何控制的阻带衰减?如何控制滤波器的过渡带宽? 答:(1)采用窗函数设计法,滤波器的阻带衰减只与窗函数的形式有关,与窗函数的长度无关,故可以采用不同的窗函数形式来控制阻带衰减。例如,采用汉明窗函数比采用矩形窗函数的阻带衰减效果更好。
(2)不管采用哪种窗函数设计FIR 滤波器,其过渡带宽均与窗函数的长度N 成反比,故增加窗函数的长度,可以减少过渡带宽。但长度增加,运算量增加。
三、计算题:
1、已知一个线性移不变因果离散时间系统的差分方程为:
()0.9(1)0.18(2)2()0.9(1)y n y n y n x n x n =---+-- (1) 求这个系统的系统函数,并指出收敛域; (2) 求此系统的单位抽样响应。 答:(1)差分方程两边取z 变换,得
121()0.9()0.18()2()0.9()Y z z Y z z Y z X z z X z ---=-+-
121(10.90.18)()(20.9)()z z Y z z X z ----+=-
求得系统函数为1
12
()20.9()()10.90.18Y z z H z X z z z ----==
-+ 极点为0.3和0.6,系统为因果系统,所以收敛域为
0.6z >。
(2)单位抽样响应
11
1212111
1
20.920.9()10.90.18(10.3)(10.6)10.310.6A A z z H z z z z z z z ----------===+-+----
111
0.3
20.9110.6z z A z --=-==-,1
210.620.9110.3z z A z --=-==- 1111()10.310.6H z z z
--∴=+-- ()(0.3)()(0.6)()n n h n u n u n =+
2、复数有限长序列()f n 是由两个实有限长序列()x n 和
()y n (01)n N ≤≤-组成的()()()f n x n jy n =+,且已知()[()]1F k DFT f n jN ==+。试用()F k 求
()[()]X k DFT x n =,()[()]Y k DFT y n =,()x n ,()y n 。 答:()f n x n
=+,
()Re[()],()Im[()]x n f n y n f n == *11
()[()][()(())]()[11]1
22
N N X k DFT x n F k F k R k jN jN ==+-=++-=
()()x n n δ∴=
*11()[()][()(())]()[1(1)]22N N Y k DFT y n F k F k R k jN jN N j j ==--=+--= ()()y n N n δ∴= 3、已知确定序列1()x n ={4, 2, 2 ,1; n =0,1,2,3}, 2()x n ={1, 1,
-1, 2 ; n =0, 1, 2, 3 }, 试计算:
(1) 线性卷积)(*)(21n x n x ;
(2) 4点循环卷积1()x n ④2()x n ;
(3) 7点循环卷积1()x n ⑦2()x n ,要使圆周卷积能代表线性卷积,至少应做几点的圆周卷积? 答:
(1)线性卷积)(*)(21n x n x 为
∑∞
-=
*m n x
m x n x n x ,
)()()()(2
1
21
(2)4点循环卷积1()x n ④2()x n 为
1()x n ④2()x n =
3
1
2
()(())
()N
N x m x n m R n -∑
4(3)7点圆周卷积
)(1n x ⑦)(2n x 为 )(1n x ⑦)(2n x =
6
1
2
()(())
()
N
N x m x n m R n -∑
7点循环卷积x (n )? y (n )为{4,6,0,9,3,3,2}。 (1分)要使圆周卷积能代表线性卷积,至少应做7点的圆周卷积。
4、一个线性因果系统的系统函数为
)
5.0)(1(5.25.33)(22
3-+-+-=z z z z z z z H
(1) 写出该系统的差分方程表示; (2) 判断该系统的稳定性; (3) 画出该系统级联和并联结构(以一阶和二阶基本节
表示)。
解:(1)
3
212
12235.05.15.115.25.33)5.0)(1(5.25.33)(------+-+-=-+-+-=z
z z z z z z z z z z z H 差分方程为:
)2(5.2)1(5.3)(3)3(5.0)2(5.1)1(5.1)(-+--=---+--n x n x n x n y n y n y n y
(2)系统的极点为:123
110.5,(1),(1)22
z z z ===;
21z =,该因果系统的收敛域为:1z >,不包括单位圆,故
系统不是稳定的。 (3)
2
11
112121223115.012)5.01)(1(5.25.33)5.0)(1(5.25.33)(---------+--+
-=-+-+-=-+-+-=z z z z z z z z z z z z z z z z H
级联型结构如下:
并联型结构如下:
数字信号处理试卷集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
数字信号处理试卷 一、填空题 1、序列()0n n -δ的频谱为 。 2、研究一个周期序列的频域特性,应该用 变换。 3、要获得线性相位的FIR 数字滤波器,其单位脉冲响应h (n )必须满足条件: ; 。 4、借助模拟滤波器的H (s )设计一个IIR 高通数字滤波器,如果没有强调 特殊要求的话,宜选择采用 变换法。 5、用24kHz 的采样频率对一段6kHz 的正弦信号采样64点。若用64点DFT 对其做频谱分析,则第 根和第 根谱线上会看到峰值。 6、已知某线性相位FIR 数字滤波器的一个零点为1+1j ,则可判断该滤波器 另外 必有零 点 , , 。 7、写出下列数字信号处理领域常用的英文缩写字母的中文含义: DSP ,IIR ,DFT 。
8、数字频率只有相对的意义,因为它是实际频率对 频率 的 。 9、序列CZT 变换用来计算沿Z 平面一条 线 的采样值。 10、实现IIR 数字滤波器时,如果想方便对系统频响的零点进行控制和调 整,那么常用的IIR 数字滤波器结构中,首选 型结构来实现该IIR 系统。 11、对长度为N 的有限长序列x (n ) ,通过单位脉冲响应h (n )的长度 为M 的FIR 滤波器,其输出序列y (n )的长度为 。若用FFT 计算x (n ) *h (n ) ,那么进行FFT 运算的长度L 应满 足 。 12、数字系统在定点制 法运算和浮点制 法运算中要进行尾数处理, 该过程等效于在该系统相应节点插入一个 。 13、,W k x l X DFT N k kl M ∑-==1 0)()( 的表达式是某 由此可看出,该序列的时域长度 是 ,M W 因子等于 , 变换后数字频域上相邻两个频率样点 之间的间隔是 。 14、Z 平面上点的辐角ω称为 ,是模拟频率Ω对 (s f )的归一化,即ω= 。 15、在极点频率处,)(ωj e H 出现 ,极点离单位圆越 ,峰值 越大;极点在单位圆上,峰值 。 16、采样频率为Fs Hz 的数字系统中,系统函数表达式中1-z
1、对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 离散 信号,再进行幅度量化后就是 数字信号。 2、若线性时不变系统是有因果性,则该系统的单位取样响应序列h(n)应满足的充分必要条件是 当n<0时,h(n)=0 。 3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆 的N 点等间隔采样。 4、)()(5241n R x n R x ==,只有当循环卷积长度L ≥8 时,二者的循环卷积等于线性 卷积。 5、已知系统的单位抽样响应为h(n),则系统稳定的充要条件是 ()n h n ∞ =-∞ <∞∑ 6、用来计算N =16点DFT ,直接计算需要(N 2)16*16=256_次复乘法,采用基2FFT 算法,需要__(N/2 )×log 2N =8×4=32 次复乘法。 7、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,_级联型_和 并联型_四种。 8、IIR 系统的系统函数为)(z H ,分别用直接型,级联型,并联型结构实现,其中 并联型的运算速度最高。 9、数字信号处理的三种基本运算是:延时、乘法、加法 10、两个有限长序列 和 长度分别是 和 ,在做线性卷积后结果长度是 __N 1+N 2-1_。 11、N=2M 点基2FFT ,共有 M 列蝶形,每列有N/2 个蝶形。 12、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 互为倒数的共轭对 13、数字信号处理的三种基本运算是: 延时、乘法、加法 14、在利用窗函数法设计FIR 滤波器时,窗函数的窗谱性能指标中最重要的是___过渡带宽___与__阻带最小衰减__。 16、_脉冲响应不变法_设计IIR 滤波器不会产生畸变。 17、用窗口法设计FIR 滤波器时影响滤波器幅频特性质量的主要原因是主瓣使数字滤波器存在过渡带,旁瓣使数字滤波器存在波动,减少阻带衰减。 18、单位脉冲响应分别为 和 的两线性系统相串联,其等效系统函数时域及频域表 达式分别是h(n)=h1(n)*h2(n), =H1(ej ω)×H2(ej ω)。 19、稳定系统的系统函数H(z)的收敛域包括 单位圆 。 20、对于M 点的有限长序列x(n),频域采样不失真的条件是 频域采样点数N 要大于时域采样点数M 。