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数字信号处理答案解析

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,,则(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)若系统零状态响应则(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(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)令(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)(4)图见电子版2-5解: 系统是LSI系统,,其中2-6证明:(1) ,(1的离散时间傅立叶变换为)即,则(2)令(3) ,当且仅当时有值(4)2-7解:2-8 解:,,,区间的幅度谱:区间内三种采样频率下的幅度谱2-9解:2-10解:首先观察四种情况都满足Nyquist采样定理,因此,采样后的信号的频谱将是原连续信号频谱以为周期的延拓。

(1)(2)(3)(4)22-11证明:2-12解:(1)对差分方程求Z变换得:(即为矩形窗的幅度谱)(2)图见电子版(3)2-15(1)载波信号为1处信号(2)2-13证明:(1)设(2)(3)由式(1)(2)(3),令上式中原题得证。

2-14证明:2-18解:对差分方程求Z变换全通系统为常数,即也为常数。

可对求导,其导数应为0。

即:或题中要求取2-19 解:(1)(2)(3)当输入信号是实正弦信号,为系统输出(5)当时,。

不是因果系统(6)2-20解:设取样器的输出为设压缩器的输出为由b图中两系统等效可列出如下等式:等式两边约简可得: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)令(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)(4)图见电子版2-5解: 系统是LSI系统,,其中2-6证明:(1) ,(1的离散时间傅立叶变换为)即,则(2)令(3) ,当且仅当时有值(4)2-7解:2-8 解:,,,区间的幅度谱:区间内三种采样频率下的幅度谱2-9解:2-10解:首先观察四种情况都满足Nyquist采样定理,因此,采样后的信号的频谱将是原连续信号频谱以为周期的延拓。

(1)(2)(3)(4)22-11证明:2-12解:(1)对差分方程求Z变换得:(即为矩形窗的幅度谱)(2)图见电子版(3)2-15(1)载波信号为1处信号(2)2-13证明:(1)设(2)(3)由式(1)(2)(3),令上式中原题得证。

2-14证明:2-18解:对差分方程求Z变换全通系统为常数,即也为常数。

可对求导,其导数应为0。

即:或题中要求取2-19 解:(1)(2)(3)当输入信号是实正弦信号,为系统输出(5)当时,。

不是因果系统(6)2-20解:设取样器的输出为设压缩器的输出为由b图中两系统等效可列出如下等式:等式两边约简可得:3-1解:(1)(2)(3)补零后:不变;变化,变的更加逼近(4)不能3-2解:(1)令循环卷积其余(2)其余其余(3)其余(4)补一个零后的循环卷积其余3-3解:,即可分辨出两个频率分量本题中的两个频率分量不能分辨3-4解:对它取共轭:与比较,可知:1,只须将的DFT变换求共轭变换得; 2,将直接fft程序的输入信号值,得到;3,最后再对输出结果取一次共轭变换,并乘以常数,即可求出IFFT变换的的值。

3-5解:可以;证明:设其中是在单位圆上的Z变换,与的关系如下:是在频域上的N点的采样,与的关系如下:相当于是在单位圆上的Z变换的N点采样。

3-6解:,,图见电子版3-7解:,,,,图见电子版3-8解:。

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