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数字信号处理习题及答案

==============================绪论==============================1. A/D 8bit 5V00000000 0V00000001 20mV00000010 40mV00011101 29mV==================第一章时域离散时间信号与系统==================1.①写出图示序列的表达式答:3)1.5δ(n2)2δ(n1)δ(n2δ(n)1)δ(nx(n)-+---+++=②用(n) 表示y(n)={2,7,19,28,29,15}2. ①求下列周期)54sin()8sin()4()51cos()3()54sin()2()8sin()1(nnnnnππππ-②判断下面的序列是否是周期的; 若是周期的,确定其周期。

(1)A是常数8ππn73Acosx(n)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=(2))81(je)(π-=nnx解:(1)因为ω=73π, 所以314π2=ω, 这是有理数,因此是周期序列,周期T=14。

(2) 因为ω=81, 所以ωπ2=16π, 这是无理数, 因此是非周期序列。

③序列)Acos(nw x(n)0ϕ+=是周期序列的条件是是有理数2π/w 0。

3.加法乘法序列{2,3,2,1}与序列{2,3,5,2,1}相加为__{4,6,7,3,1}__,相乘为___{4,9,10,2} 。

移位翻转:①已知x(n)波形,画出x(-n)的波形图。

②尺度变换:已知x(n)波形,画出x(2n)及x(n/2)波形图。

卷积和:①h(n)*求x(n),其他02n 0n 3,h(n)其他03n 0n/2设x(n) 例、⎩⎨⎧≤≤-=⎩⎨⎧≤≤=}23,4,7,4,23{0,h(n)*答案:x(n)=②已知x (n )={1,2,4,3},h (n )={2,3,5}, 求y (n )=x (n )*h (n )x (m )={1,2,4,3},h (m )={2,3,5},则h (-m )={5,3,2}(Step1:翻转)解得y (n )={2,7,19,28,29,15}③(n)x *(n)x 3),求x(n)u(n u(n)x 2),2δ(n 1)3δ(n δ(n)2、已知x 2121=--=-+-+=}{1,4,6,5,2答案:x(n)=4. 如果输入信号为,求下述系统的输出信号。

解:首先写出输入信号的取样值(a) 该系统叫做恒等系统。

5. ①设某系统用差分方程y(n)=ay(n-1)+x(n)描述,输入x(n)=δ(n)。

若初始条件y(-1)=0,求输出序列y(n)。

得x(n)1)ax(n0及差分方程y(n)1)解:由初始条件y(+-==-)()()(,时)2()1()2(,时2)1()0()1(时11)0()1()0(,时2nuanyanynnaδayynaδay,ynδayynnn====+===+===+-==若初始条件改为y(-1)=1,求y(n))()1()(方程,1)1(初始条件nxnaxnyy+-==-)()1()()1()(,时)1()2()1()2(,时2)1()1()0()1(,时11)0()1()0(,时2nuaanyaanynnaaδayynaaδayynaδayynnn+=+==+=+==+=+==+=+-==②设差分方程如下,求输出序列y(n)。

0n0,y(n)δ(n),x(n),x(n)1)ay(ny(n)>==+-=))()(()1(解:1nδnyany-=--,)())1()1(()2(,时1))0()0(()1(,时))1()1(()0(,时121111<-=-=---=--=-=-=-==-==-----nanyaδyaynaδyaynδyaynn③设LTI系统由下面差分方程描述:1)x(n21x(n)1)y(n21y(n)-++-=。

设系统是因果的,利用递推法求系统的单位脉冲响应。

解:令x(n)=δ(n), 则1)δ(n21δ(n)1)h(n21h(n)-++-=n=0时,11)δ(21δ(0)1)h(21h(0)=-++-=n=1时,12121δ(0)21δ(1)h(0)21h(1)=+=++=n=2时,21h(1)21h(2)==n=3时,221h(2)21h(3)⎪⎪⎭⎫⎝⎛==所以,δ(n)1)u(n21h(n)1n+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-6.离散时间系统。

请用基本组件,以框图的形式表示该系统。

解:7.①①判断下列系统是线性还是非线性系统。

解:(a)系统为线性系统。

(b)系统为线性系统。

(c)系统是非线性的。

(d)系统没有通过线性性检验。

•系统没有通过线性性检验的原因并不是因为系统是非线性的(实际上,系统的输入输出表达式是线性的),而是因为有个常数B。

因此,输出不仅取决于输入还取决于常数B。

所以,当时B≠0,系统不是松驰的,如果B=0,则系统是松驰的,也满足线性检验。

(e)系统是非线性的。

②证明是线性系统。

证:②证明y(n)=nx(n)系统是移变系统。

证:③①判断下述系统是因果的还是非因果的。

②下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?( D )A. δ(n)B. h(n)=u(n)C. h(n)=u(n)-u(n-1)D. h(n)=u(n)-u(n+1) ④⑤以下序列是LTI 系统的单位序列响应h(n),判断系统的因果性和稳定性。

1)n u(0.34)(2)(1)δ(n n --+答案 (1)非因果、稳定 (2)非因果、不稳定。

⑥判断题: 一个系统是因果系统的充要条件是,单位序列响应h(n)是因果序列。

(错) 8.① 考虑下面特殊的有限时宽序列。

把序列分解成冲激序列加权和的形式。

解:②将序列x(n)用一组幅度加权和延迟的冲激序列的和来表示 。

∑-=-=-+-+-+++-=31k k)x(k)δ(n 3)x(3)δ(n 2)x(2)δ(n 1)x(1)δ(n x(0)δ(n)1)1)δ(n x(x(n)③若⎩⎨⎧≤≤=其他402)(n n x n用单位序列及其移位加权和表示 x(n)= )4(16)3(8)2(4)1(2)(-+-+-+-+n n n n n δδδδδ。

9. ① 一个LTI 系统的单位冲激响应和输入信号分别为 求系统对输入的响应。

②一个松弛线性时不变系统。

求系统对于x(n)的响应y(n)。

解:用式中的卷积公式来求解③一个线性时不变系统的冲激响应为。

请确定该系统的单位阶跃响应。

解:④设线性时不变系统的单位脉冲响应h(n)和输入x(n)分别有以下几种情况,分别求输出y(n)。

(1)h(n)=R4(n) , x(n)=R5(n)(2)h(n)=2R4(n) , x(n)=δ(n)-δ(n-2)解:(1){1,2,3,4,4,3,2,1}(2){2,2,0,0,-2,-2}⑤设系统的单位脉冲响应h(n)=u(n),,求对于任意输入序列x(n)的输出y(n),并检验系统的因果性和稳定性10. ①考虑一个LTI ,该系统的冲激响应为 ,确定a 的取值围,使得系统稳定。

解:首先,系统是因果的因此,系统稳定的条件是|a|<1。

否则,系统是不稳定。

实际上,h(n)必须随n 趋于无穷呈指数衰减到0,系统才是稳定的。

②考虑冲激响应为的线性时不变系统,若该系统稳定,则a 和b 的取值围为多少?解:显然系统是非因果的,所以,系统稳定的条件是 |a|<1 且 |b|>1 。

11. 将图示周期矩形脉冲信号展成指数形式傅立叶级数解:直接代入公式有12. 数字信号是指___时间幅度都离散的 _______的信号。

判断:数字信号处理的主要对象是数字信号,且是采用数值运算的方法达到处理目的的。

( 对 ) 判断:单位阶跃序列与矩形序列的关系是u(n)N)u(n (n)R N --=。

( 错 )判断:因果系统一定是稳定系统。

( 错 )判断:如果系统对输入信号的运算关系在整个运算过程中不随时间变化,则这种系统称为时不变系统。

(对) 判断:所谓稳定系统是指有界输入、有界输出的系统。

( 对 )判断:差分方程本身能确定该系统的因果和稳定性。

(错。

差分方程本身不能确定该系统的因果和稳定性,还需要用初始条件进行限制。

)判断:若连续信号属带限信号,最高截止频率为Ωc,如果采样角频率Ωs<2Ωc,那么让采样信号通过一个增益为T、截止频率为Ωs/2的理想低通滤波器,可以唯一地恢复出原连续信号。

( 错。

角频率Ωs≥2Ωc )设系统的单位抽样响应为h(n),则系统因果的充要条件为(当n<0时,h(n)=0 )=======================第二章z变换与DTFT =======================1.①设x(n)=R N(n),求x(n)的傅里叶变换。

)2/sin()2/sin(e)ee(e)ee(ee1e1ee)()e(解:2/)1(j2/j2/j2/j2/j2/j2/jjj1jjjωωωωωωωωωωωωωωNnRX NNNNNnNnnnN--------∞-∞=-=--=--=--===∑∑当N=4时,其幅度与相位随频率ω的变化曲线如图所示:②序列2)δ(nx(n)-=的傅里叶变换为ω2je-。

③设系统的单位脉冲响应h(n)=a n u(n), 0<a<1,输入序列为x(n)=δ(n)+2δ(n-2)。

完成下面各题: (1) 求出系统输出序列y(n); (2) 分别求出x(n)、h(n)和y(n)的傅里叶变换。

2)u(n2au(n)a2)]δ(n[δ(n)u(n)ax(n)h(n)解:(1)y(n)2nnn-+=-+*=*=-(2)j2ωnjωnjω2e12)]e2δ(n[δ(n))X(e-∞-∞=-+=-+=∑jωnjωnnnjωnnjωae11eau(n)ea)H(e-∞=-∞-∞=--===∑∑jωj2ωjωjωjωae12e1)X(e)H(e)Y(e---+=⋅=④n))的傅里叶反变换x(。

求X(eπ|ω|ω0,ω|ω|1,)1、已知X(e jwjω⎩⎨⎧≤<<=πnnsinωdωe2π1解:x(n)0ωωjωn==⎰-2.sin(πk/8)sin(πk/2)e)e(ee)e(eee1e1(n)ex(k)X解:k83πjk8πjk8πjk8πjk2πjk2πjk2πjk4πjjkπ7nkn82πj~~-------=-=--=--==∑3. ①②4. ①x(n)=u(n), 求其Z变换。

解:当|z|>1时 X(z)存在,因此收敛域为|z|>1②x(n)=R N(n)的Z变换及其收敛域。

(有限长序列)解:收敛域为: 0<|z|≤∞③求序列)()(nuanx n=的Z变换及收敛域。

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