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数字信号处理简答题

1.举例说明什么是因果序列和逆因果序列,并分别说明它们z 变换的收敛域。

答:因果序列定义为x (n )=0,n <0,例如x (n )=)(n u a n
⋅,其z 变换收敛域:∞≤<-z R x 。

逆因果序列的定义为x (n)=0,n>0。

例如x (n )=()1--n u a
n
,其z 变换收敛域:+<≤x R z 0
2.用差分方程说明什么是IIR 和FIR 数字滤波器,它们各有什么特性? 答 (1)冲激响应
h (n )无限长的系统称为
IIR
数字滤波器,例如
()()()1)(21)(1021-++-+-=n x b n x b n y a n y a n y 。

IIR DF 的主要特性:①冲激响应h (n )无限长;②具有反馈支路,存在稳定性问题;③系统函数是一个有理分式,具有极点和零点;④一般为非线性相位。

(2)冲激响应有限长的系统称为FIR DF 。

例如
()2)1()()(21-+-+=n x b n x b n x n y 。

其主要特性:①冲激响应有限长;②无反馈支路,不存在稳定性问题;③系统函数为一个多项式,只存在零点;④具有线性相位。

3.用数学式子说明有限长序列x (n )的z 变换X (z )与其傅里叶变换X )(ω
j e 的关系,其DFT 系数X (k )
与X (z )的关系。

答: (1)x (n )的z 变与傅里叶变换的关系为()()ω
ωj e Z e X z X j ==
(2)x (n )的DFT 与其z 变换的关系为
()
()K X z X k N
j K N
e
w Z ===- 2
π
4.设x (n )为有限长实序列,其DFT 系数X (k )的模)(k X 和幅角arg[X (k )]各有什么特点?
答:有限长实序列x (n )的DFT 之模()k x 和幅角[])(arg k X 具有如下的性质:
(1)
)(k X 在0-2π之间具有偶对称性质,即)()(k N X k X -=
(2)[])(arg
k x 具有奇对称性质,即[]()[]k N X k X --=arg )(arg
5.欲使一个FIR 数字滤波器具有线性相位,其单位取样响应)(n h 应具有什么特性?具有线性相位的FIR 数字滤器系统函数的零点在复平面的分布具有什么特点?
答: 要使用FIR 具有线性相位,其h (n )应具有偶对称或奇对称性质,即
h(n)=h(N-n-1)或h(n)=-h(N-n-1)。

具有线性相位的FIR DF 的零点分布的特点 :①互为倒数出现;②若h (n )为实序列,则零点互共轭出现。

6.模拟巴特斯滤器的极点在S 平面上的分布有什么特点?可由哪些极点构成一个因果稳定的系统函数
)(s H a 答:模拟巴特沃斯滤波器在S 平面上分布的特点:(1)共有2N 个极点等角距分布在半
径为c Ω的圆上;
(2)极点对称于虚轴,虚轴上无极点;
(3)极点间的角度距为
N
π。

1.分别说明有限长序列、右边序列、左边序和双边序列的z 变换收敛域。

1.答:(1)有限长序列z 变换的收敛域为∞<<z 0;
(2)右边序列z 变换的收敛域为->x R z ; (3)左边序列z 变换的收敛域为
+<X R z ;
(4)双边序列z 变换的收敛域为+-
<<x x R z R
2.设序列x (n )为实序列,其傅里叶变换
()ω
j e X 的模()ωj e x 和幅角()[]ω
j e x arg 各具有什么特点?
2.答:x (n )为实序列时,其傅里叶变换的模()ω
j e X 在0-2π区间内为偶对称函数。

()[]ω
j e x arg 为
奇对称函数,对称中心为π。

3.基2 FFT 有哪两种基本算法?其对应的计算流图具有什么特点?
3.答:基2FFT 算法主要有时间抽选和频率抽选两种算法。

时间抽选基2 FFT 算法流图的主要特点有: (1)输入为码位序倒置排列,输出为自然序排列; (2)基本计算单元为蝶形单元; (3)具有同址(原位)计算功能。

频率抽选的流图的特点:
(1)输入为自然序列排列,输出为码倒置序排列,对输出要变址; (2)基本计算为蝶计算; (3)具有同址(原位)计算功能;
4.为使因果的线性非移变系统稳定,其系统函的极点在z 平面应如何分布?设某系统有三个极点:
4
1
z ,8121-==z ,23=z ,若知道其对应的单位取样响应h (n )为双边序列,请确定其可能选择的
系统函数的收敛域,并指出其对应的系统是否稳定。

4.答:所有极点都应在单位圆内。

41
81-<<z ;不稳定 24
1
<<-z ; 稳定 5.使用窗函数设计FIR 滤波器时,一般对窗函数的频谱有什么要求?这些要求能同时得到满足吗?为什么?
5.答:要求窗函数频谱的主瓣尽可能高和窄,旁瓣尽可能短和小。

但是这是不能同时得到的。

因为经分析,主瓣增高时,旁瓣也要增高,所以只能采用折衷的方法。

6.数字滤波器分为哪几种类型?用差分方程来描述时有什么不同?它们各有什么特性?
6.答:数字滤波器有无限冲激响应(IIR )和有限冲激响应(FIR )两大类。

用差分方程描述时,IIR DF 具有反馈支路,FIR DF 无反馈支路。

IIR 的主要特性有:①冲激响应无限长;②具有反馈支路,存在稳定性问题;③系统函数一般为一个有理分式,具有极点和零点;④一般为非线性相位。

FIR DF 的其主要特性有:①冲激响应有限长;②无反馈支路,不存在稳定性问题;③系统函数为一个多项式,只有零点;④具有线性相位。

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