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数字信号处理答案

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1-1画出下列序列的示意图

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

1-2已知序列x(n)的图形如图1.41,试画出下列序列的示意图。

图1.41信号x(n)的波形

(1)(2)

(3)(4)

(5)(6)

(修正:n=4处的值为0,不是3)(修正:应该再向右移4个采样点)1-3判断下列序列是否满足周期性,若满足求其基本周期

(1)

解:非周期序列;

(2)

解:为周期序列,基本周期N=5;

(3)

解:,,取

为周期序列,基本周期。

(4)

解:

其中,为常数

,取,,取

则为周期序列,基本周期N=40。

1-4判断下列系统是否为线性的?是否为移不变的?

(1)非线性移不变系统

(2)非线性移变系统(修正:线性移变系统)

(3)非线性移不变系统

(4)线性移不变系统

(5)线性移不变系统(修正:线性移变系统)1-5判断下列系统是否为因果的?是否为稳定的?

(1),其中因果非稳定系统

(2)非因果稳定系统

(3)非因果稳定系统

(4)非因果非稳定系统

(5)因果稳定系统

1-6已知线性移不变系统的输入为x(n),系统的单位脉冲响应为h(n),试求系统的输出y(n)及其示意图

(1)

(2)

(3)

解:(1)

(2)

(3)

1-7若采样信号m(t)的采样频率fs=1500Hz,下列信号经m(t)采样后哪些信号不失真?

(1)

(2)

(3)

解:

(1)采样不失真

(2)采样不失真

(3)

,采样失真

1-8已知,采样信号的采样周期为。

(1)的截止模拟角频率是多少?

(2)将进行A/D采样后,的数字角频率与的模拟角频率的关系如何?

(3)若,求的数字截止角频率。

解:

(1)

(2)

(3)

1-9计算下列序列的Z变换,并标明收敛域。

(1)(2)

(3)(4)

(5)

解:

(1)

(2)

(3)

(4),,收敛域不存在

(5)

1-10利用Z变换性质求下列序列的Z变换。

(1)

(2)

(3)

(4)

解:(1),

(2),

(3)

,

(4),

1-11利用Z变换性质求下列序列的卷积和。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

解:

(1),,,

,

(2),,

,

(3), ,

,

(4),

,

(5),,

(6),,

1-12利用的自相关序列定义为,试用的Z变换来表示的Z变换。

解:

1-13求序列的单边Z变换X(Z).

解:

所以:

1-14试求下列函数的逆Z变换

(1)

(2)

(3)

(4),整个Z平面(除z=0点)

(5)

(6)

解:

(1)

(2),

(3)

(4)

(5)

(6)

1-15已知因果序列的Z变换如下,试求该序列的初值及终值。

(1)

(2)

(3)

解:

(1)

,

(2)

(3)

1-16若存在一离散时间系统的系统函数,根据下面的收敛域,求系统的单位脉冲响应,并判断系统是否因果?是否稳定?

(1) ,(2) , (3)

解:

(1) ,,因果不稳定系统

(2) ,,非因果稳定系统

(3) ,,非因果非稳定系统

1-17一个因果系统由下面的差分方程描述

(1)求系统函数及其收敛域;

(2)求系统的单位脉冲响应。

解:

(1),

(2)

1-18若当时;时,其中N为整数。试证明:

(1),其中,

(2),收敛域

证明:

(1) 令,则

其中,

(2) ,

1-19一系统的系统方程及初时条件分别如下:

(1)试求零输入响应,零状态响应,全响应;

(2)画出系统的模拟框图

解:

(1)零输入响应

,得,则

零状态响应

(2)系统模拟框图

1-20若线性移不变离散系统的单位阶跃响应,

(1)求系统函数和单位脉冲响应;

(2)使系统的零状态,求输入序列;

(3)若已知激励,求系统的稳态响应。

解:

(1)

激励信号为阶跃信号,

(2)若系统零状态响应

(3)若,则从可以判断出稳定分量为:

1-21设连续时间函数的拉普拉斯变换为,现对以周期T进行抽样得到离散时间函数,试证明的Z变换满足:

证明:,则

当时

1-22设序列的自相关序列定义为,设

。试证明:当为的一个极点时,是的极点。

证明:

,故当为的一个极点时,也是的极点。

1-23研究一个具有如下系统函数的线性移不变因果系统,其中为常数。

(1)求使系统稳定的的取值范围;

(2)在Z平面上用图解法证明系统是一个全通系统。

解:

(1) ,若系统稳定则,极点,零点

(2) ,

系统为全通系统

1-24一离散系统如图,其中为单位延时单位,为激励,为响应。

(1)求系统的差分方程;

(2)写出系统转移函数并画出平面极点分布图;

(3)求系统单位脉冲响应

(4)保持不变,画出节省了一个延时单元的系统模拟图。

解:(1)

(2) (修正:此题有错,两个极点位于0.5±j0.5 )

(3)系统的单位脉冲响应(修正:随上小题答案而改变,是两个复序列信号之和)

(4)

(修正:此图错误,乘系数应该为0.5,输出端y(n)应该在两个延迟器D之间)

1-25线性移不变离散时间系统的差分方程为

(1)求系统函数;

(2)画出系统的一种模拟框图;

(3)求使系统稳定的A的取值范围。

解:(1)

系统函数

(2)

(此图非直接形式,是转置形式)

(3)若使系统稳定,系统极点,则(修正:要根据系统是否为因果系统分别考虑,非因果系统下极点应该位于单位圆外)

2-1解:

,

2-2证明:根据线性移不变系统的频率响应特性:当一个LSI系统的输入信号是一个复正弦信号时,该系统的输出也是一个复正弦信号,与输入信号相比多了系数 .

信号=

=

2-3解: (1)

(2)图见电子版

(3)当系统是线性移不变系统时,若输入信号为实正弦信号,输出信号也是一

个具有相同频率的正弦信号,但该信号的幅度和相位都发生了变化.表达式如下:

系统函数为,输入信号,输出信号

当时,

2-4解: (1) 零点

极点

(2)

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