数字信号处理习题答案

发布 2022-09-03 01:59:28 阅读 6799

部分练习题参***。第二章。

2.2 其卷积过程如下图所示。

2.3 (1)这是有理数,因此是周期序列。周期n=14。

2),k取任何整数时,p都不为整数,因此为非周期序列。

3),当p1,p2 同时为整数时k=5,x(n)为周期序列,周期n=60。

4),取k=4,得到p=6,因此是周期序列。周期n=6。

a) 当n<0 时,y(n)=0

(b) 当时,(c) 当时,(d) 当n>7时,y(n)=0所以。

a) 当n<0 时,y(n)=0

b) 当时,c) 当时,最后写成统一表达式:

a) 当n 0 时,y(n)=0

(b) 当时,(c) 当时,(d) 当n 6时,y(n)=0

2.6 (1)非线性、移不变系统。

2)线性、移不变系统。

3)线性、移变系统。

4)非线性、移不变系统。

5)线性、移变系统。

2.7 (1)若,则稳定,因果,线性,时变。

2)不稳定,时因果,时非因果,线性,时不变。

3)线性,时变,因果,不稳定。

2.8 (1)因果,不稳定。

2)因果,稳定。

3)因果,稳定。

4)因果,稳定。

5)因果,不稳定。

6)非因果,稳定。

7)因果,稳定。

8)非因果,不稳定。

9)非因果,稳定。

10)因果,稳定。

2.9 因为系统是因果的,所以。

令,所以系统的单位脉冲响应为。

2.10 (1)初始条件为n<0时,y(n)=0

设,输出就是。

上式可变为。

可得 依次迭代求得。

故系统的单位脉冲响应为。

(2)初始条件为n≥0时,y(n)=0

所以。2.11 证明。

1)因为。令,则。

2)利用(1)证明的结果有。

交换求和的次序有。

a) 当n<0 时,y(n)=0

b) 当时,c) 当时,最后写成统一表达式:

2.14 (1)采样间隔为。

数字频率,,周期n=4

2.18采样间隔为,采样频率。

没有失真,因为输入信号的频率小于。

失真,因为输入信号频率大于。

解:(1) ft=

令,,则。ft=

2) ft=

3) ft=

令,则。ft=

4) ft=

证明 =ft=

令,则。ft=

5) ft

或者 ft=

6) 因为,对该式两边对求导,得到。

ft因此 ft=

7) ft=

令,则。ft=

或者。ft=

8) ft=

利用(5)题结果,令,则。

ft=9) ft=

令,则。ft=

3.2 已知。

求的傅里叶反变换。

解。3.3 线性时不变系统的频率响应(传输函数),如果单位脉冲响应为实序列,试证明的稳态响应为。

解:假设输入信号,系统单位脉冲响应为,系统输出为。

上式说明,当输入信号为复指数序列时,输出序列仍是复指数序列,且频率相同,但幅度和相位决定于网络传输函数,利用该性质解此题。

上式中是的偶函数,相位函数是的奇函数,即,

3.4 设。

将以4为周期进行周期延拓,形成周期序列,画出和的波形,求出的离散傅里叶级数和傅里叶变换。

解:画出和的波形如题4解图所示。

题4解图,以4为周期。

3.5 设题5图所示的序列的ft用表示,不直接求出,完成下列运算:

4)确定并画出傅里叶变换实部的时间序列;

解:(1) =

4)因为傅里叶变换的实部对应序列的共轭对称部分,即。

按照上式画出的波形如题5解图所示:

6)因为。因此。

3.6 试求如下序列的傅里叶变换:

解:或者。3.7 设:

1)是实偶函数,2)是实奇函数,分别分析推导以上两种假设下,其的傅里叶变换性质。

解:令。1)是实偶函数,两边取共轭,得到。

因此。上式说明是实序列,具有共轭对称性质。

由于是偶函数,是奇函数,那么。

因此。该式说明是实函数,且是的偶函数。

总结以上是实偶函数时,对应的傅里叶变换也是实偶函数。

2)是实奇函数,上面已经推出,由于是实序列,具有共轭对称性质,即。

由于是奇函数,是奇函数,那么。

因此。该式说明是纯虚数,且是的奇函数。

3.8 设,试求的共轭对称序列和共轭反对称序列,并分别用图表示。

解: ,和的波形如题8解图所示。

题8解图。3.9设,分别求出的偶函数和奇函数的傅里叶变换。

解。因为的傅里叶变换对应的实部,的傅里叶变换对应的虚部乘以j,因此。

ft=ft=

3.10 若序列是实因果序列,其傅里叶变换的实部如下式:

求序列及其傅里叶变换。

解: 3.11 若序列是实因果序列,,其傅里叶变换的虚部为。

求序列及其傅里叶变换。

解: 3.12 设系统的单位取样响应,输入序列为。

完成下列各题:

1) 求出系统输出序列;

2) 分别求出、和的傅里叶变换。解:

3.13已知,式中,以采样频率对进行采样,得到采样信号和时域离散信号,试完成下面各题:

1)写出的傅里叶变换表达式;

2)写出和的表达式;

3)分别求出的傅里叶变换和的傅里叶变换。解:

上式中指数函数的傅里叶变换不存在,引入奇异函数函数,它的傅里叶变换可表示成:

式中 =式中。

上式推导过程中,指数序列的傅里叶变换仍然不存在,只有引入奇异函数函数,才能写出它的傅里叶变换表示式。

3.14 求出以下序列的z变换及收敛域。

解:1)zt

2)zt3)zt

4)zt=1,5)zt=6)zt=

3.15 求以下序列的z变换及收敛域,并在平面上画出极零点分布图:

解:(1)

0,零点为:;

0,极点为:

极零点分布图如题15解图(a)所示,图中处的零极点相消。

零点:,极点:,极零点分布图如题15解图(b)所示。

3)令,则。

因为。因此得到。

极点为:,,零点为:;

在处的零极点相消,收敛域为:,极零点分布图如题15解图(c)所示。

abc)题15解图。

3.16 已知:

求出对应的各种可能的序列表达式。

解:有两个极点:,,因为收敛域总是以极点为边界,因此收敛域有以下三种情况:,三种收敛域对应三种不同的原序列。

1) 当收敛域为时,由收敛域可得原序列为左边序列。

查表3-2可得。

2) 当收敛域为时,

由收敛域可得对应的原序列为右边序列,而对应的原序列为左边序列,查表3-2可得。

3) 当收敛域为时,由收敛域可得原序列为右边序列。

查表3-2可得。

3.17 已知。分别求:

1)的z变换;

2)的z变换;

3)的z变换。解:

2) zt=3) zt=

3.18 已知,分别求:

1)收敛域对应的原序列;

2)收敛域对应的原序列。

解:有两个极点:,,所以利用部分分式进行展开为:

其中。所以。

1)收敛域对应的原序列,由收敛域可得对应的原序列为左边序列,而对应的原序列为右边序列,查表3-2可得。

2)收敛域对应的原序列,由收敛域可得、对应的原序列都为右边序列,查表3-2可得。

3.19 分别用长除法、部分分式法求以下的反变换:

解:1)部分分式法:有两个极点:,,所以利用部分分式进行展开为:

所以。由收敛域可得原序列为右边序列,查表3-2可得。

长除法。2)部分分式法:有两个极点:,,所以利用部分分式进行展开为:

所以。由收敛域可得原序列为左边序列,查表3-2可得。

长除法。3.20 设确定性实序列的自相关函数用下式表示:

试用的z变换和傅里叶变换分别表示自相关函数的z变换和傅里叶变换。

解: 令,则。

或者 因为是实序列,,因此=。

3.21 用z变换法解下列差分方程:

解:1) 对方程两边进行z变换得。

运用部分分式法得。

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