第七章 有限长单位冲激响应（FIR ）数字滤波器的设计方法
1． 用矩形窗设计一个FIR 线性相位低通数字滤波器。已知 21,
5.0==N c πω。求出)(n h 并画出)(log 20ωj e H 曲线。
分析：此题给定的是理想线性相位低通滤波器，故
?????<<<<≤≤=-。
-- , , 0- , )(c c c c ωωππωωωωωωαω
j j d e e
H
解：
ωπ
π
π
ωω
d e
e
H n h n
j j d d ?-=
)(21)(
)
()](sin[21αωαωπ
ωωπ
ωω
ωωα
--=
=
?--n n d e
e
c c c n
j j c
c
??????
?
≤≤--====-=为其他
故：其中n n n n n w n h n h N d c ,0200,)10(]2sin[)()()(5.0 102/)1( πππωα h( 0)= 9.7654073033E-4
h( 1)= 3.5358760506E-2 h( 2)= -9.7657600418E-4 h( 3)= -4.5465879142E-2 h( 4)= 9.7651791293E-4 h( 5)= 6.3656955957E-2 h( 6)= -9.7658322193E-4 h( 7)= -1.0610036552E-1 h( 8)= 9.7643269692E-4 h( 9)= 3.1830877066E-1 h( 10)= 4.9902343750E-1 h( 11)= 3.1830900908E-1 h( 12)= 9.7669276875E-4 h( 13)= -1.0610023141E-1 h( 14)= -9.7654142883E-4 h( 15)= 6.3657015562E-2 h( 16)= 9.7660662141E-4 h( 17)= -4.5465819538E-2 h( 18)= -9.7654841375E-4 h( 19)= 3.5358794034E-2 h( 20)= 9.7658403683E-4
2．用三角形窗设计一个FIR 线性相位低通数字滤波器。已知： πω5.0=c ，21=N 。求出)(n h 并画出)(lg 20ωj e H 的曲线。
解：
)
()]
(sin[21 )(21)(αωαωπ
ωωπ
ω
πωωωωα
π
π
ωω
--?
=
=
=??-
--
n n d e e
d e
e
H
n h c c c n
j j n
j j d
d c
c
π
ω5.0 , 102/1==-=c N ）（由题意可知：
因为用三角形窗设计：
)()()(n w n h n h d =∴
?
??
???
?????
≤<--?-
≤≤--?=为其他，
n n n n n n n n n 02010 , )10(]2si n[)1012(100 , )
10(]
2si n[101ππππ
h( 0)= 0.0000000000E0
h( 1)= 3.5358760506E-3 h( 2)= -1.9531520957E-4 h( 3)= -1.3639763929E-2 h( 4)= 3.9060716517E-4 h( 5)= 3.1828477979E-2 h( 6)= -5.8594997972E-4
h( 7)= -7.4270255864E-2 h( 8)= 7.8114616917E-4 h( 9)= 2.8647789359E-1 h( 10)= 4.9902343750E-1 h( 11)= 2.8647810221E-1 h( 12)= 7.8135420335E-4 h( 13)= -7.4270159006E-2 h( 14)= -5.8592489222E-4 h( 15)= 3.1828507781E-2 h( 16)= 3.9064264274E-4 h( 17)= -1.3639746234E-2 h( 18)= -1.9530967984E-4 h( 19)= 3.5358795431E-3 h( 20)= 0.0000000000E0
3．用汉宁窗设计一个线性相位高通滤波器 c
c j j
d e
e
H ωπωπ
ωωπα
πωω
-<≤≤≤-=--0,
0,
{
)()(
求出)(n h 的表达式，确定 α与N 的关系。写出 )(n h 的值， 并画出)(lg 20ωj e H 曲线)51,5.0(==N c πω设。
分析：此题给定的只是)(ωj d e H 在0～π之间的表达式，但是在求解时，必须把它看成-π～π（或0～2π）之间的分布，不能只用0～π区域来求解。
??+---=
=
c
c
d e
e
d e
e H n h n
j j n
j j d d ωπω
πωα
πωπ
ωω
ω
π
ωπ)(20
21
)(21)(解：根据题意有：
c
c n
c c c jn n j n j jn n j j n j j n n n n e
e
e
n j e
e n j e d e
e c c c c
c
c
ωαωαωαωαπ
ωαπαπ
ω
ππ
αωαωπ
ωπωπαωαπ
ωπω
παωαπ
)(]
)sin[()
1()(])sin[(][)
(2)(1
2121)
()
()
()
(---=--=--=
???
?
??-=
=---+--+--?
=)
()()(n w n h n h d
[]
???
?
?????-≤≤--?-??????
???? ??--=为其他值n N n n n N n c n
, 010 , )()(sin )1(12cos 121απαωπ
h( 0)= 0.0000000000E0 h( 1)= 3.8502421376E-6 h( 2)= 2.1703662060E-4 h( 3)= -3.4288590541E-5 h( 4)= -9.3614991056E-4 h( 5)= 9.3251539511E-5 h( 6)= 2.2677441593E-3 h( 7)= -1.7703868798E-4 h( 8)= -4.3416726403E-3 h( 9)= 2.8037585435E-4 h( 10)= 7.3263808154E-3 h( 11)= -3.9677796303E-4 h( 12)= -1.1467883363E-2 h( 13)= 5.1893695490E-4 h( 14)= 1.7173256725E-2 h( 15)= -6.3915370265E-4 h( 16)= -2.5206908584E-2 h( 17)= 7.4990402209E-4
h( 18)= 3.7223428488E-2 h( 19)= -8.4418745246E-4 h( 20)= -5.7578284293E-2 h( 21)= 9.1610912932E-4 h( 22)= 1.023*******E-1 h( 23)= -9.6111540915E-4 h( 24)= -3.1705406308E-1 h( 25)= 5.0097656250E-1 h( 26)= -3.1705376506E-1 h( 27)= -9.6132780891E-4 h( 28)= 1.023*******E-1 h( 29)= 9.1622082982E-4 h( 30)= -5.7578280568E-2 h( 31)= -8.4425939713E-4 h( 32)= 3.7223447114E-2 h( 33)= 7.4992782902E-4 h( 34)= -2.5206902996E-2 h( 35)= -6.3918298110E-4 h( 36)= 1.7173264176E-2 h( 37)= 5.1894458011E-4 h( 38)= -1.1467874050E-2 h( 39)= -3.9679490146E-4 h( 40)= 7.3263822123E-3 h( 41)= 2.8038662276E-4 h( 42)= -4.3416772969E-3 h( 43)= -1.7703943013E-4 h( 44)= 2.2677420639E-3 h( 45)= 9.3255301181E-5 h( 46)= -9.3615107471E-4 h( 47)= -3.4289114410E-5 h( 48)= 2.1703691164E-4 h( 49)= 3.8502503230E-6 h( 50)= -3.6680953687E-17
4．用海明窗设计一个线性相位带通滤波器
π
ωωωωωωωωωωωαω≤<+-<≤≤-≤-=-c c c
c j j d
e e H 000 , 0,0,{)(
求出)(n h 的表达式并画出)(lg 20ωj e H 曲线。 （设515.02.00===N c ，，πωπω） 解:
可求得此滤波器的时域函数为：
???+---
-++---
+==c
c
c c
d e
e
d e
e
d e
e H n h jn j jn j n
j j d d ωωωω
ω
α
ωωωωω
ω
αωπ
π
ωω
ω
π
ωπω
π
00
21 21)(21)(
]
[ )
(121)
()()
()()
()()
()(0000c c c c n j n j n j n j e e
e
e
n j ωωαωωαωωαωωααπ
-------+--+-?-?
=
[][]
000)(cos )(sin )
(2
)])(sin[( )])(sin[()(1
ωαωααπαωωαωωαπ---=
???
???----+-=n n n n n n c c c
采用海明窗设计时：
[][]????
?
????-≤≤--?-??????
--=为其他n N n n n n N n n h c , 01
0 ,)(cos )(sin )(212cos(46.054.0)(0ωαωααππ 2/)1( -=N α其中
???
?
?
?
???
≤≤--?--===为其他值得代入
，n n n n n n n h N 0
50
0,]2)25cos[(]5)25sin[( )25(2)]25cos(46.054.0[)(25
51ππππα h( 0)= -1.7792453066E-9 h( 1)= 1.2784593273E-3 h( 2)= 2.8278364095E-9 h( 3)= -3.1063116621E-3 h( 4)= -1.1197345273E-9 h( 5)= 6.5603257099E-5 h( 6)= -5.4661515314E-9 h( 7)= 8.2749519497E-3 h( 8)= 1.0554026986E-8 h( 9)= -8.1601543352E-3 h( 10)= -2.0916635091E-9 h( 11)= -1.1989242397E-2 h( 12)= -1.5438420320E-8 h( 13)= 2.8777478263E-2 h( 14)= 1.3683782996E-8 h( 15)= -2.6650217478E-4 h( 16)= 2.1395559102E-8 h( 17)= -5.9433232993E-2 h( 18)= -4.7929443525E-8 h( 19)= 5.4869838059E-2 h( 20)= -1.6576438000E-9 h( 21)= 8.7930023670E-2 h( 22)= 1.3147858624E-7 h( 23)= -2.9847630858E-1 h( 24)= -2.4842057655E-7 h( 25)= 4.0039062500E-1 h( 26)= 2.4884724326E-7 h( 27)= -2.9847630858E-1
h( 28)= -1.3260110165E-7 h( 29)= 8.7929971516E-2 h( 30)= 3.0146882768E-9 h( 31)= 5.4869886488E-2 h( 32)=
4.6942115972E-8
h( 33)= -5.9433255345E-2 h( 34)= -2.1138220063E-8 h( 35)= -2.6650624932E-4 h( 36)= -1.3386657116E-8 h( 37)= 2.8777483851E-2 h( 38)= 1.5110085627E-8 h( 39)= -1.1989233084E-2 h( 40)= 2.0960144731E-9 h( 41)= -8.1601683050E-3 h( 42)= -1.0312461107E-8 h( 43)= 8.2749547437E-3 h( 44)= 5.2577551202E-9 h( 45)= 6.5610285674E-5 h( 46)= 1.1623461083E-9 h( 47)= -3.1063179485E-3 h( 48)= -2.7633737520E-9 h( 49)= 1.2784597930E-3 h( 50)= 1.6941573699E-9
5．用布拉克曼窗设计一个线性相位的理想带通滤波器 π
ωωωωπωωωωωωα
ω≤<+-<≤≤-≤-=-c c c
c j j
d j
e e H 00 , 0,
,{
)(
求出)(n h 序列，并画出)(lg 20ωj e H 曲线。
（设514.02.00===N c ，，πωπω）
解:可求得此滤波器的时域函数为：
???+----++---+
=
=
c
c
c c
d e je
d e
je
d e
e
H n h jn j jn j n
j j d d ωωωω
ω
ωα
ωωωω
ω
ωα
π
π
ωω
ω
π
ω
π
ω
π
00
21 21)(21)(
]
[ )
(21)
)(()
)(()
)(()
)((0000ωωαωωαωωαωωααπ
-------+--+--?
=
c c c c n j n j n j n j e e
e
e
n j j
[][]000)(cos )(sin )
(2))(sin( ))(sin()(ωαωααπαωωαωωαπ---=?
?
????----+-=
n n n j n n n j
c c c
采用布拉克曼窗设计时( N =51 )：
)()()(n w n h n h d =
25
2/)1( , 01
0 ,])25(4.0cos[]5)25sin[( )
25(2)252cos(08.0)25cos(5.042.0=-=???
?
?????-≤≤--?-??
?????+-=N n N n n n n j n n αππ
πππ其中为其他值 这个滤波器是90°移相的线性相位带通滤波器（或称正交变换线性相位带通滤波器）。
h( 0)= 5.4237784440E-21
h( 1)= 7.3612609413E-6 h( 2)= -1.2074228289E-4 h( 3)= -3.0629785033E-4 h( 4)= 1.2753845658E-4 h( 5)= 1.5712101231E-5 h( 6)= -3.8863369264E-4 h( 7)= 2.3028661963E-3 h( 8)= 3.4645688720E-3 h( 9)= -1.0745652253E-3 h( 10)= -7.8437842603E-5
h( 11)= 2.1651936695E-3 h( 12)= -1.1488015763E-2 h( 13)= -1.5386348590E-2 h( 14)= 4.4676153921E-3 h( 15)= 1.9913387951E-4 h( 16)= -7.6720505022E-3 h( 17)= 3.9686974138E-2 h( 18)= 5.1031570882E-2 h( 19)= -1.4946334995E-2 h( 20)= -3.3170872484E-4 h( 21)= 2.6351382956E-2 h( 22)= -1.5350005031E-1 h( 23)= -2.3916515708E-1 h( 24)= 1.1454884708E-1 h( 25)= 4.0039062500E-1 h( 26)= 1.1454940587E-1 h( 27)= -2.3916482925E-1 h( 28)= -1.5350016952E-1 h( 29)= 2.6351239532E-2 h( 30)= -3.3176422585E-4 h( 31)= -1.4946426265E-2 h( 32)= 5.1031511277E-2 h( 33)= 3.9687015116E-2 h( 34)= -7.6719988137E-3 h( 35)= 1.9916752353E-4 h( 36)= 4.4676479883E-3 h( 37)= -1.5386346728E-2 h( 38)= -1.1488039978E-2 h( 39)= 2.1651820280E-3 h( 40)= -7.8440425568E-5 h( 41)= -1.0745733744E-3 h( 42)= 3.4645658452E-3 h( 43)= 2.3028708529E-3 h( 44)= -3.8862982183E-4 h( 45)= 1.5713647372E-5 h( 46)= 1.2753918418E-4 h( 47)= -3.0629831599E-4 h( 48)= -1.2074281403E-4 h( 49)= 7.3612377491E-6 h( 50)= -4.0414822053E-19
6．用凯泽窗设计一个线性相位理想低通滤波器，若输入参数为低通截止频率c ω，冲击响应
长度点数N 以及凯泽窗系数β，求出)(n h ，并画出)(log 2010ωj e H 曲线。 解：根据题意有： )
()](sin[ 21 )(21)(αωαωπ
ωω
π
ω
πωω
ωωα
π
πωω
--=
==??---n n d e e
d e
e H n h c c c n
j j n
j j d d c
c
其中 2/)1(-=N α
则所求用凯塞窗设计的低通滤波器的函数表达式为：
)()()(n w n h n h d =
()
????
?
?
??
?
??-≤≤--?---=为其他值n N n n n I N n I c c c , 01
0 ,)()](sin[ )()]1/(21[102
0αωαωπωββ ）时凯泽窗相当于矩形窗
数
是一个可自由选择的参尔函数
为第一类变形零阶贝塞注：0( )( 0=?ββI
7. 试用频率抽样法设计一个FIR 线性相位数字低通滤波器。已知
515.0==N c ，πω
分析：此题是频率抽样设计法。
解：根据题意有：
??
?≤≤=ω
ωωω
其他,0
0,1
)(c j d e H
则有
???????
=-≤≤=≤≤=252
113 , 012]2[0 , 1)(N k N Int k k H c π
ω
所以
()
???
???????
????? ??+
?????????????
?????
???? ??+????????? ??++??? ??-????????? ??-=∑=-2
sin 51251sin 512sin 5551251sin 512sin 5151251sin 12125ωωπωπωπωπωωω
k j j k k k k e e
H
8 . 如果一个线性相位带通滤波器的频率响应为： )()()(ω?ωωj BP j BP e H e H = (1)试证明一个线性相位带阻滤波器可以表示成 []π
ωωω?ω≤≤?-=0,
)(1)()
(j BP j BR e H e H
(2)试用带通滤波器的单位冲激响应)(n h BP 来表达带阻滤 波器的单位冲激响应)(n h BR 。
分析：此题是证明题，难度不大，但很实用。
则：
线性相位带通滤波器，
且又是一由于证明： , )()( )1()
(
ω?ω
ωj BP j BP
e
H e
H
=
?
??
??≤-≤-≤<+-<≤=c
c c c BP H ωωωωπωωωωωωω000,1 0,0)(或
也是线性相位且）（ω?
)
()()(又因为ω?ω
ωj BR j BR e
H e
H =
?
??
??≤-≤-≤<+-<≤=c
c c c BR H ωωωωπωωωωωωω000,0 0,1)(或
)(1)(ωωBP BR H H -=因而
所以带阻滤波器可以表示成：
[])
()(1)(ω?ω
ωj BP j BR e
H e
H -=
(2)解：由题意可得：
?-=π
πωω
ω
πd e
e
H n h n
j j BP BP )(21)(
?--=
π
π
ωω?ωωπ
d e
e H n h n
j j BP BR )
()](1[21)(
)(21]
)([n h d e
BP n j -=
?-+ωπ
π
π
ωω?
的特性，有如下结论：
考虑到)(ω?
ωω???
?
??--=21)( )(N I
()[]
)()()(s i n
221)('
n h n
n n h BP BR -++?
=
ω?
ππ?π
)(2121s i n n h N n n N BP -?
?
? ??
--?????????
?
?+--=ππ
??
?
??------=+ N )(N , )(]
2/)1([]
2/)1sin[()1(1为奇数，为偶数n h n h N n N Bp Bp n ππ
?????------=+
??
?
??--=+ N )(N , )(]
2/)1([]
2/)1sin[()1()(h 221)( )(1BR
为奇数，为偶数有当n h n h N n N j
n N II Bp
Bp n πππωω? 9. 已知图P9-1中的)(1n h 是偶对称序列8=N ，图P9-2中的
)(2n h 是)(1n h 圆周移位()位移42/=N 后的序列。设
[]
[])()(,
)()(2211n h D F T k H n h D F T k H ==
(1) 问)()(21k H k H =成立否？)()(21k k θθ与有什么关系？ (2) )(1n h ，)(2n h 各构成一个低通滤波器，试问它们是否是 线性相位的？延时是多少？
(3) 这两个滤波器性能是否相同？为什么？若不同，谁优谁劣？ 分析：此题是分析讨论题，只要用圆周移位特性即可证明。 解: (1)根据题意可知：
()()()()()()k
ki
i k k ki i nk n W k H W i h
W W W i h n i n R W
n h k H n h n h 48
18
7
1
48
4883
4
188
7
08
1
28
182)( )(~
)(~4
)
(4)( 4==
-=-=
?-=∑∑
∑=-==
由上式显然可以看出：
π
θπθθk k k k k k H k H -=?-
==)(48
2)()()
()(11212 ,
，
各构成低通滤波器时 )(),( (2)21n h n h 由于都满足偶对称，因此都是线性相位的。
5.3272
1 ==-=N α
延时
)()1( )
( )
()( )())4(()( 31114
8228812k H k H e
k H e k H n R n h n h k
jk k j
-===-=-?-π
π故）由于（
)
(22)(1121)()( )()( (a)k j k j e
k H k H e
k H k H θθ==令
则)()(21k H k H =， πθθk k k -=)()(12
(b) )(1n h 及)(2n h 都是以5.32/)1(=-=N n 为对称中心偶对称序列，故以它们为单位冲激响应构成的两个低通滤波器都是线性相位的，延迟为
2/)1(-=N τ
(c) 要知两个滤波器的性能，必须求出它的各自的频率响应的幅度函数，看看它们的通带起伏以及阻带衰减的情况，由此来加以比较。8=N ，偶数，线性相位，故有
∑
-=--=
1
2/0
])2
1cos[(
)(2)(N n n N n h H ωω
)]
2/7cos()0()2/5cos()1( )2/3cos()2()2/cos()3([2)]2
1(cos[)4(2)]
21(cos[)2
(
2)]
2
7(cos[)(23
1
2
/13
ωωωωωωωh h h h n n h n n N h n n h n N n n +++=-
-=
-
-=-=∑
∑
∑
===
可以令
2(6)(1) , 1)7()0(1111====h h h h 4)4()3( , 3)5()2(1111====h h h h
及
3)6()1( , 4)7()0(2222====h h h h 1)4()3( , 2)5()2(2222====h h h h
代入可得：
)]
2/7cos(4)2/5cos(3 )2/3cos(2)2/[cos(2)()]2/7cos()2/5cos(2 )2/3cos(3)2/cos(4[2(21ωωωωωωωωωω+++=+++=H H ）
的图形
及由以上两式可画出
)( )( 21ωωH H 如下：
对)(2ωH 对)
(1H 20 log |H (ω) / H (0)| (dB )
的通带要宽一些。
的带通较之但。平滑衰减它们都是
，当然从带通来看，于优
从这一点看来
，的阻带衰减小
而，的阻带衰减大可以看出)
( )( )( )( )( )( 212121ωωωωωωH H H H H H
10. 请选择合适的窗函数及N 来设计一个线性相位低通滤波器
???≤≤<≤=-πωωωωωαω
c c
j j d e e H ,0
0,)(
要求其最小阻带衰减为-45dB ，过渡带宽为51/8π 。
（1）求出)(n h 并画出)(log 2010ωj e H 曲线。（设πω5.0=c ） （2）保留原有轨迹，画出用另几个窗函数设计时的
)(log 2010ω
j e
H 曲线。
分析：此题是真正实用的设计题，从中可以看到阻带衰减影响窗形状的选择（当然用凯泽窗则可改变β来满足阻带衰减的要求）而N 的选择则影响过渡带宽。 解：
(1) 因为题目要求设计的低通滤波器的最小阻带衰减为-45dB ，对照书上的表格《六种窗函数基本参数的比较》可以知道：矩形窗，三角形窗，汉宁窗都不符合条件，所以应该选择海明即小于所
，过渡带宽为窗。选 51
86.6,43ππ<=N
N 需的过渡带宽，满足要求，则有：
)(12cos 46.054.0)(n R N n n w N ???
?????? ??--=π又根据题目所给低通滤波器的表达式求得：
?-
-=
c
c
d e
e
n h n
j j d ωω
ωωα
ωπ
21)([]
)
()(sin αωαωπ
ω--?
=
n n c c c
由此可得：
[]
????
?
????≤≤--?????
?
???? ??-==为其他值n n n n n n w n h n h d ,0420 ,)21()21(5.0sin 21cos 46.054.0)
()()(πππ 212/)1(=-=N α此处
填空题(每空2分，共20分) 信号与系统的时域分析与处理 1.序列x(n)的能量定义为__________。 2.线性移不变系统是因果系统的充分必要条件是__________。 3.设两个有限长序列的长度分别为N 和M ，则它们线性卷积的结果序列长度为__________。 4.线性系统同时满足_____和_____两个性质。 5.某线性移不变系统当输入x(n) =δ(n-1)时输出y(n) =δ(n -2) + δ(n -3)，则该系统的单位冲激响应h(n) =__________。 6.序列x(n) = cos (3πn)的周期等于__________。 7.线性移不变系统的性质有______、______和分配律。 8. 已知系统的单位抽样响应为h(n)，则系统稳定的充要条件是__________。 9.线性移不变系统是因果系统的充分必要条件是________。 10．序列x(n) = nR 4(n -1)，则其能量等于 _______ 。 11.两序列间的卷积运算满足_______，_______与分配率。 12信号处理有两种形式;其中一种是（ASP 模拟信号处理）;另一种是（DSP ：数字信号处理）。 13数字信号处理可以分为两类：信号(分析)和信号 (过滤) . 14数字信号是指 (时间) 和 (幅度)都离散的信号. 15．一个离散LTI 系统稳定的充要条件是系统的脉冲响应 h(n)满足关系式: ( ()h n ∞-∞<∞∑).LTI 离散系 统因果的充要条件是当且仅当 (h(n)=0,n<0). 16．互相关 ryx(l) 可以用卷积运算表示为（ryx(l)=y(l)*x(-l)）, 自相关 rxx(l)可写为 (rxx(l)=x(l)*x(-l) ) 17．若 LTI 系统的脉冲响应是有限长的,则该系统可称为(FIR:有限长脉冲响应) 滤波器, 否则称为 (IIR ：无 限长脉冲响应) 滤波器. 18．2n u(n)*δ(n-1)=( ). 0.8 n u(n)* 0.8 n u(n)=( ) 离散时间傅里叶变换（DTFT ） 1. 输入x(n)=cos(ω0n)中仅包含频率为ω0的信号，输出y(n)=x(n)cos(4 πn)中包含的频率为__________。 2．输入x(n)=cos(ω0n)中仅包含频率为ω0的信号，输出y(n)=x 2(n)中包含的频率为__________。 3．系统差分方程为y(n)=x(n)-x(n-1) 的系统被称为 (数字微分器). 4．实序列的DTFT 有两个重要属性:(周期性)和 (对称性), 根据这两个性质,我们只需要考虑[0,π]频率范围上的X(ejw) . 5．若DTFT[x(n)]= X(ejw), 则 DTFT[x*(n)]=(X*(e-jw)), DTFT[x(-n)]=( X(e-jw)); DTFT[x(n-k)]=( X(ejw) e-jwk). 6．DTFT[ (0.5)n u(n)]=（1 10.5jw e --）; 7．x(n)={ 1,2,3,4},DTFT[x(n)]=(1+2 e-jw+3 e-j2w+4 e-j3w ) .
数字信号处理习题及答案1 一、填空题（每空1分, 共10分） 1．序列()sin(3/5)x n n π=的周期为 。 2．线性时不变系统的性质有 律、 律、 律。 3．对4()()x n R n =的Z 变换为 ，其收敛域为 。 4．抽样序列的Z 变换与离散傅里叶变换DFT 的关系为 。 5．序列x(n)=(1，-2，0，3；n=0，1，2，3), 圆周左移2位得到的序列为 。 6．设LTI 系统输入为x(n) ，系统单位序列响应为h(n)，则系统零状态输出 y(n)= 。 7．因果序列x(n)，在Z →∞时，X(Z)= 。 二、单项选择题（每题2分, 共20分） 1．δ(n)的Z 变换是 （ ）A.1 B.δ(ω) C.2πδ(ω) D.2π 2．序列x 1（n ）的长度为4，序列x 2（n ） 的长度为3，则它们线性卷积的长度是 （ ）A. 3 B. 4 C. 6 D. 7 3．LTI 系统，输入x （n ）时，输出y （n ）；输入为3x （n-2），输出为 （ ） A. y （n-2） B.3y （n-2） C.3y （n ） D.y （n ） 4．下面描述中最适合离散傅立叶变换 DFT 的是 （ ） A.时域为离散序列，频域为连续信号 B.时域为离散周期序列，频域也为离散周期序列 C.时域为离散无限长序列，频域为连续周期信号 D.时域为离散有限长序列，频域也为离散有限长序列 5．若一模拟信号为带限，且对其抽样满足奈奎斯特条件，理想条件下将抽样信号通过 即 可完全不失真恢复原信号 （ ）A.理想低通滤波器 B.理想高通滤波器 C.理想带通滤波器 D.理 想带阻滤波器 6．下列哪一个系统是因果系统 （ ）A.y(n)=x (n+2) B. y(n)= cos(n+1)x (n) C. y(n)=x (2n) D.y(n)=x (- n)
第一章数字信号处理概述 简答题： 1．在A/D变换之前和D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，它们分别起什么作用？ 答：在A/D变化之前为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“抗混叠”滤波器。 在D/A变换之后为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故又称之为“平滑”滤波器。 判断说明题： 2．模拟信号也可以与数字信号一样在计算机上进行数字信号处理，自己要增加一道采样的工序就可以了。 （） 答：错。需要增加采样和量化两道工序。 3．一个模拟信号处理系统总可以转换成功能相同的数字系统，然后基于数字信号处理理论，对信号进行等效的数字处理。（） 答：受采样频率、有限字长效应的约束，与模拟信号处理系统完全等效的数字系统未必一定能找到。因此数字信号处理系统的分析方法是先对抽样信号及系统进行分析，再考虑幅度量化及实现过程中有限字长所造成的影响。故离散时间信号和系统理论是数字信号处
理的理论基础。 第二章 离散时间信号与系统分析基础 一、连续时间信号取样与取样定理 计算题： 1．过滤限带的模拟数据时，常采用数字滤波器，如图所示，图中T 表示采样周期（假设T 足够小，足以防止混叠效应），把从)()(t y t x 到的整个系统等效为一个模拟滤波器。 （a ） 如果kHz T rad n h 101,8)(=π截止于，求整个系统的截止频 率。 （b ） 对于kHz T 201=，重复（a ）的计算。 采样（T） () n h () n x () t x () n y D/A 理想低通T c πω=() t y 解 （a ）因为当0)(8=≥ω πωj e H rad 时，在数 — 模变换中 )(1)(1)(T j X T j X T e Y a a j ωω=Ω= 所以)(n h 得截止频率8πω=c 对应于模拟信号的角频率c Ω为 8 π = ΩT c 因此 Hz T f c c 625161 2==Ω= π
第一章 作业题 答案 ############################################################################### 1.2一个采样周期为T 的采样器，开关导通时间为()0T ττ<<，若采样器的输入信号为 ()a x t ，求采样器的输出信号()()()a a x t x t p t ∧ =的频谱结构。式中 ()() 01,()0,n p t r t n t r t ττ∞ =-∞ = -≤≤?=? ?∑其他 解：实际的采样脉冲信号为： ()()n p t r t n τ∞ =-∞ = -∑ 其傅里叶级数表达式为： ()000 ()jk t n p t Sa k T e T ωωτ ω∞ =-∞ = ∑ 采样后的信号可以表示为： ()()()?a a x t x t p t δ= 因此，对采样后的信号频谱有如下推导： ()()()()()()()()()()() ()()000000000 00 00??sin 1j t a a jk t j t a n jk t j t a k j k t a k a k a k X j x t e dt x t Sa k T e e dt T Sa k T x t e e dt T Sa k T x t e dt T Sa k T X j jk T k T X j jk T k ωωωωωωωωτ ωωτ ωωτ ωωτ ωωωωωω∞--∞ ∞ ∞ --∞=-∞ ∞ ∞ --∞=-∞∞ ∞ ---∞ =-∞∞ =-∞ ∞=-∞Ω===== -=-?∑? ∑ ?∑? ∑∑ %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 1.5有一个理想采样系统，对连续时间信号()a x t 进行等间隔T 采样，采样频率8s πΩ=rad/s ，
1. 有一个线性移不变的系统，其系统函数为： 2z 2 1 )21)(2 11(2 3)(11 1<<-- - = ---z z z z H 1）用直接型结构实现该系统 2)讨论系统稳定性，并求出相应的单位脉冲响应)(n h 4．试用冲激响应不变法与双线性变换法将以下模拟滤波器系统函数变换为数字滤波器系统函数： H(s)= 3) 1)(s (s 2 ++其中抽样周期T=1s 。 三、有一个线性移不变的因果系统，其系统函数为： ) 21)(2 1 1(2 3)(111------= z z z z H 1用直接型结构实现该系统 2)讨论系统稳定性，并求出相应的单位脉冲响应)(n h 七、用双线性变换设计一个三阶巴特沃思数字低通虑波器，采样频率为kHz f s 4=（即采样周期为s T μ250=）,其3dB 截止频率为kHz f c 1=。三阶模拟巴特沃思滤波器为： 3 2 ) ()(2)(211)(c c c a s s s s H Ω+Ω+Ω+= 解1)2 111112 5 12 3) 21)(2 1 1(2 3)(------+-- = --- = z z z z z z z H …………………………….. 2分 当2 1 2> >z 时： 收敛域包括单位圆……………………………6分 系统稳定系统。……………………………….10分 1111 1211 2 111)21)(2 11(2 3)(------- -= -- - = z z z z z z H ………………………………..12分 )1(2)()2 1 ()(--+=n u n u n h n n ………………………………….15分 4.（10分）解： 3 1 11)3)(1(1)(+- +=++= s s s s s H ………………1分 1 311)(------ -= Z e s T Z e T z H T T ……………………3分
1、一线性时不变系统，输入为x (n)时，输出为y (n);则输入为2x (n)时，输出为2y(n) ;输入为x (n-3)时，输出为y(n-3) ________________________________ 。 2、从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率fs与信号最咼频率f max关系为：fS> = 2f max 。 3、已知一个长度为N的序列x(n)，它的离散时间傅立叶变换为X(e jw)，它的N点 离散傅立叶变换X ( K是关于X (e jw)的_N ________ 点等间隔采样。 4、有限长序列x(n)的8点DFT为X ( K),则X (K) = _________ 。 5、用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的交叠 所产生的混叠_________ 现象。 6、若数字滤波器的单位脉冲响应h(n)是奇对称的，长度为N,贝陀的对称中心是(N-1)/2_______ 。 7、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，加矩形窗比加三角窗时，所设计出的滤波 器的过渡带比较窄，阻带衰减比较小。 8、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的结构上有反馈环路，因此是递归型结构。 9、若正弦序列x(n)=sin(30n n /120)是周期的，则周期是N二8 。 10、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的采样点数有关 11、DFT与DFS有密切关系，因为有限长序列可以看成周期序列的主值区间截断，而周期序列可以看成有限长序列的周期延拓。 12、对长度为N的序列x(n)圆周移位m位得到的序列用Xn(n)表示，其数学表达式为x m(n)= x((n-m)) N R(n)。 13、对按时间抽取的基2-FFT流图进行转置，并将输入变输出，输出变输入即可得到按频率抽取的基 2-FFT流图。 14、线性移不变系统的性质有交换率、结合率和分配律。
1.4 习题与上机题解答 1. 用单位脉冲序列δ(n)及其加权和表示题1图所示的序列。 题1图 解：x(n)=δ(n+4)+2δ(n+2)－δ(n+1)+2δ(n)+δ(n －1)+2δ(n －2)+4δ(n －3)+0.5δ(n －4)+2δ(n －6) 2． 给定信号： ?? ? ??≤≤-≤≤-+=其它04 061 452)(n n n n x (1) 画出x(n)序列的波形， 标上各序列值； (2) 试用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示x(n)序列； (3) 令x 1(n)=2x(n －2)，试画出x 1(n)波形； (4) 令x 2(n)=2x(n+2)，试画出x 2(n)波形； (5) 令x 3(n)=x(2－n)，试画出x 3(n)波形。 解：(1) x(n)序列的波形如题2解图（一）所示。 (2) x(n)=－3δ(n+4)－δ(n+3)+δ(n+2)+3δ(n+1)+6δ(n)+6δ(n －1)+6δ(n －2)+6δ(n －3)+6δ(n －4) （3）x 1(n)的波形是x(n)的波形右移2位，再乘以2，画出图形如题2解图（二）所示。 (4) x 2(n)的波形是x(n)的波形左移2位，再乘以2，画出图形如题2解图（三）所示。 (5) 画x 3(n)时，先画x(－n)的波形(即将x(n)的波形以纵轴为中心翻转180°)，然后再右移
2位， x 3(n)波形如题2解图（四）所示。 3．判断下面的序列是否是周期的; 若是周期的， 确定其周期。 (1)是常数 A n A n x 8π73 cos )(??? ??-=π (2))8 1 (j e )(π-= n n x 解：（1） 因为ω=7 3 π, 所以314 π 2= 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。 4． 对题1图给出的x(n)要求： (1) 画出x(－n)的波形； (2) 计算x e (n)=1/2［x(n)+x(－n)］， 并画出x e (n)波形； (3) 计算x o (n)=1/2［x(n)－x(－n)］， 并画出x o (n)波形; (4) 令x 1(n)=x e (n)+x o (n), 将x 1(n)与x(n)进行比较， 你能得到什么结论？ 解：（1）x(－n)的波形如题4解图（一）所示。 (2) 将x(n)与x(－n)的波形对应相加，再除以2，得到x e (n)。毫无疑问，这是一个偶对称序列。x e (n)的波形如题4解图（二）所示。 (3) 画出x o (n)的波形如题4解图（三）所示。 (4) 很容易证明：x(n)=x 1(n)=x e (n)+x o (n) 上面等式说明实序列可以分解成偶对称序列和奇对称序列。偶对称序列可以用题中(2)的公式计算，奇对称序列可以用题中(3)的公式计算。 5．设系统分别用下面的差分方程描述，x(n)与y(n)分别表示系统输入和输出，判断系统是否是线性非时变的。
第1章选择题 1．信号通常是时间的函数，数字信号的主要特征是：信号幅度取 ；时间取 B 。 A.离散值；连续值 B.离散值；离散值 C.连续值；离散值 D.连续值；连续值 2．数字信号的特征是（ B ） A ．时间离散、幅值连续 B ．时间离散、幅值量化 C ．时间连续、幅值量化 D ．时间连续、幅值连续 3．下列序列中属周期序列的为（ D ） A ．x(n) = δ(n) B ．x(n) = u(n) C ．x(n) = R 4(n) D ．x(n) = 1 4．序列x(n)=sin ??? ??n 311的周期为（ D ） A ．3 B ．6 C ．11 D ．∞ 5. 离散时间序列x (n )=cos(n 73π-8π )的周期是 ( C ) A. 7 B. 14/3 C. 14 D. 非周期 6．以下序列中（ D ）的周期为5。 A ．)853cos( )(ππ+=n n x B. )853sin()(ππ+=n n x C. )852()(π+=n j e n x D. )852()(ππ+=n j e n x 7．下列四个离散信号中，是周期信号的是（ C ）。 A ．sin100n B. n j e 2 C. n n ππ30sin cos + D. n j n j e e 5431 π - 8．以下序列中 D 的周期为5。 A.)853cos( )(π+=n n x B.)853sin()(π+=n n x C.)852 ()(π +=n j e n x D.)852 ()(ππ+ =n j e n x 9．离散时间序列x (n )=cos ??? ??+353ππ n 的周期是( C ) A.5 B.10/3 C.10 D.非周期 10.离散时间序列x(n)=sin （ 5n 31π+）的周期是( D ) A.3 B.6 C.6π D.非周期 11.序列x (n )=cos ? ?? ??n 5π3的周期为( C ) A.3 B.5 C.10 D.∞ 12．下列关系正确的为（ C ） A ．u(n)=∑=n k 0 δ (n) B ．u(n)=∑∞=0k δ (n) C ．u(n)=∑-∞=n k δ (n) D ．u(n)=∞-∞=k δ (n)
第一章 第二章 11-=--m/2 m=-m -/2 12 m=--/2 -/21 2 m=-m=-()121.7DTFT[x(2n)]=(2n)e m=2n DTFT[x(2n)]=(m)e =[()(1) ()]e [()e e ()e ] [()()] j n n j m j m j m j m j m j j x x x m x m x m x m X e X e ωωωωπ ωωωπ∞ ∞∞ ∞∞ ∞∞ ∞ ∞ ∞-+-=+ =+∑∑ ∑∑∑，为偶数 求下列序列的傅里叶变换（）x(2n) 令，于是 -n 1 1 121 z (1) 2u(n)()2 ()2 1,|(2)|11(2),||n n n n n n X z u n z z z z z z z +∞ --=-∞+∞ --=-∞ --=== <-=>-∑∑14.求出下列序列的变换及收敛域 3.3(1).()cos(),781() 8 (2).()5.25n 640() (5)()x n A n A j n x n e x n y n e πππω=--==判断下面的序列是否周期的是常数 试判断系统是否为线性时不变的（）y(n)=x (n)(7) y(n)=x(n)sin() .试判断系统是否为因果稳定系统（）y(n)=x(n-n )
-1 -1-2 -1 -1112 1-317.X(z)=,2-5+2105< | z | < 2x(n)(2) | z | > 2x(n) 11 X(z)= -1-z 1-2z 05< | z | < 2(n)=2(-n-1)+()(n) | z | > 2(n)=()(n)-2(n)n n n n z z z u u u u 已知分别求：（）收敛域.对应的原序列收敛域对应的原序列解：收敛域.时： x 收敛域时： x -1-1 -1 -1-1 -1 21.(n)=0.9y(n-1)+x(n)+0.9x(n-1)(1)h(n)(2)H(e )1+0.9(1)H(z)=,|z|>0.91-0.91+0.9F(z)=H(z)z =z 1-0.9n 1z=0.9(n j n n z z z z h ω≥已知线性因果网络用下面差分方程表示： y 求网络的系统函数及单位脉冲响应写出网络频率响应函数的表达式，并定性画出其幅频特性曲线解： 令当时，有极点-1-1=0.9-112-1-1-1-1=0=0.9-1-1)=Res[F(z),0.9]1+0.9=z (z-0.9)|1-0.9=20.9(n)=0,n<0 n=0z =0,=0.9(n)=Res[F(z),0]+Res[F(z),0.9]1+0.91+0.9=z z|+z (z-0.9)|1-0.91-0.9=-1+2=1 h(n)=n z n z z z z z h z z z z ?∴因为系统是因果系统，所以有h 当时，有极点00000000=0n-m =0n -m =0 n n 20.9(n-1)+(n)+0.9 (2)H(e )=-0.9 (3)y(n)=h(n)*x(n) =(m)x(n-m) =(m)e =(m)e e =e H(e )+0.9=e -0.9 n j j j m j m j j m j j j j j u e e h h h e e ωω ω ωωωωωωωωδ∞ ∞ ∞ ?∑∑∑（ ）
==============================绪论============================== 1. A/D 8bit 5V 00000000 0V 00000001 20mV 00000010 40mV 00011101 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(n 2)2δ(n 1)δ(n 2δ(n)1)δ(n x(n)-+---+++= ②用δ(n) 表示y (n )={2,7,19,28,29,15} 2. ①求下列周期 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 8ππn 73Acos x(n)??? ? ??-= （2）)8 1 (j e )(π-=n n x 解： （1） 因为ω= 73π, 所以314 π2=ω, 这是有理数， 因此是周期序列， 周期T =14。 （2） 因为ω= 81, 所以ω π2=16π, 这是无理数， 因此是非周期序列。 ③序列)Acos(nw x(n)0?+=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0 2 n 0n 3，h(n)其他03n 0n/2设x(n) 例、???≤≤-=???≤≤= 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)
西安电子 ( 高西全丁美玉第三版 ) 数字信号处理课后答案 1.2 教材第一章习题解答 1. 用单位脉冲序列 (n) 及其加权和表示 题 1 图所示的序列。 解： x( n)(n 4) 2 (n 2) ( n 1) 2 (n)(n 1) 2 (n 2) 4 ( n 3) 0.5 (n 4) 2 (n 6) 2n 5, 4 n 1 2. 给定信号： x( n) 6,0 n 4 0, 其它 （1）画出 x( n) 序列的波形，标上各序列的值； （2）试用延迟单位脉冲序列及其加权和表示 x(n) 序列； （3）令 x 1( n) 2x(n 2) ，试画出 x 1( n) 波形； （4）令 x 2 (n) 2x(n 2) ，试画出 x 2 (n) 波形； （5）令 x 3 (n) 2x(2 n) ，试画出 x 3 (n) 波形。 解： （ 1） x(n) 的波形如 题 2 解图（一） 所示。 （ 2） x(n)3 ( n 4) (n 3) (n 2) 3 ( n 1) 6 (n) 6 (n 1) 6 ( n 2) 6 (n 3) 6 (n 4) （ 3） x 1 (n) 的波形是 x(n) 的波形右移 2 位，在乘以 2，画出图形如 题 2 解图（二） 所示。 （ 4） x 2 (n) 的波形是 x(n) 的波形左移 2 位，在乘以 2，画出图形如 题 2 解图（三） 所示。 （ 5）画 x 3 (n) 时，先画 x(-n) 的波形，然后再右移 2 位， x 3 ( n) 波形如 题 2 解图（四） 所 示。 3. 判断下面的序列是否是周期的，若是周期的，确定其周期。 （1） x( n) Acos( 3 n ) ，A 是常数； 7 8 （2） x(n) j ( 1 n ) e 8 。 解：
数字信号处理课后习题 答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
数字信号处理（姚天任江太辉）第三版 课后习题答案
第二章 判断下列序列是否是周期序列。若是，请确定它的最小周期。 （1）x(n)=Acos(685π π+n ) （2）x(n)=)8(π-n e j （3）x(n)=Asin(343π π+n ) 解 (1)对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n )，得出= ω8 5π 。因此5162= ωπ 是有理数，所以是周期序列。最小周期等于N=)5(165 16 取k k =。 （2）对照复指数序列的一般公式x(n)=exp[ωσj +]n,得出8 1 =ω。因此 πω π 162=是无理数，所以不是周期序列。 （3）对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n )，又x(n)=Asin(3 43ππ+n )＝Acos( -2π343ππ-n )＝Acos(6143-n π)，得出=ω43π。因此3 8 2=ωπ是有理数，所以是周期序列。最小周期等于N=)3(83 8 取k k = 在图中，x(n)和h(n)分别是线性非移变系统的输入和单位取样响应。计算并列的x(n)和h(n)的线性卷积以得到系统的输出y(n)，并画出y(n)的图形。 解 利用线性卷积公式 y(n)= ∑∞ -∞ =-k k n h k x )()( 按照折叠、移位、相乘、相加、的作图方法，计算y(n)的每一个取样值。 (a) y(0)=x(O)h(0)=1 y(l)=x(O)h(1)+x(1)h(O)=3 y(n)=x(O)h(n)+x(1)h(n-1)+x(2)h(n-2)=4,n ≥2 (b) x(n)=2δ(n)-δ(n-1) h(n)=-δ(n)+2δ(n-1)+ δ(n-2) y(n)=-2δ(n)+5δ(n-1)= δ(n-3) (c) y(n)= ∑∞ -∞ =--k k n k n u k u a )()(= ∑∞ -∞ =-k k n a =a a n --+111u(n) 计算线性线性卷积 (1) y(n)=u(n)*u(n) (2) y(n)=λn u(n)*u(n)
数字信号处理复习题 一、选择题 1、某系统)(),()()(n g n x n g n y =有界，则该系统（ A ）。 A.因果稳定 B.非因果稳定 C.因果不稳定 D. 非因果不稳定 2、一个离散系统（ D ）。 A.若因果必稳定 B.若稳定必因果 C.因果与稳定有关 D.因果与稳定无关 3、某系统),()(n nx n y =则该系统（ A ）。 A.线性时变 B. 线性非时变 C. 非线性非时变 D. 非线性时变 4.因果稳定系统的系统函数)(z H 的收敛域是（ D ）。 A.9.0 三、计算题 1、已知10),()(<<=a n u a n x n ,求)(n x 的Z 变换及收敛域。 （10分） 解：∑∑∞ =-∞ -∞=-= = )()(n n n n n n z a z n u a z X 1 111 )(-∞=--== ∑ az z a n n ||||a z > 2、设)()(n u a n x n = )1()()(1--=-n u ab n u b n h n n 求 )()()(n h n x n y *=。（10分） 解：[]a z z n x z X -=? =)()(， ||||a z > []b z a z b z a b z z n h z H --=---= ?=)()(， ||||b z > b z z z H z X z Y -= =)()()( ， |||| b z > 其z 反变换为 [])()()()()(1n u b z Y n h n x n y n =?=*=- 3、写出图中流图的系统函数。(10分) 解：2 1)(--++=cz bz a z H 2 1124132)(----++= z z z z H ４、利用共轭对称性，可以用一次DFT 运算来计算两个实数序列的DFT ，因而可以减少计算量。设都是N 点实数序列，试用一次DFT 来计算它们各自的DFT ： [])()(11k X n x DFT = []) ()(22k X n x DFT =（10分）。 解:先利用这两个序列构成一个复序列，即 )()()(21n jx n x n w += 即 [][])()()()(21n jx n x DFT k W n w DFT +== []()[]n x jDFT n x DFT 21)(+= )()(21k jX k X += 又[])(Re )(1n w n x = 得 [])(})({Re )(1k W n w DFT k X ep == [] )())(()(2 1*k R k N W k W N N -+= 同样 [])(1 })({Im )(2k W j n w DFT k X op == [] )())(()(21*k R k N W k W j N N --= 所以用DFT 求出)(k W 后，再按以上公式即可求得)(1k X 与)(2k X 。 5、已知滤波器的单位脉冲响应为)(9.0)(5n R n h n =求出系统函数，并画出其直接型 结构。（10分） 解： ｘ（ｎ） 1-z 1-z 1-z 1-z １ 9.0 2 9.0 3 9.0 4 9.0 ｙ（ｎ） ６、略。 ７、设模拟滤波器的系统函数为 31 11342)(2+-+=++=s s s s s H a 试利用冲激响应不变法，设计IIR 数字滤波器。（10分） 解 T T e z T e z T z H 31111)(-------= 、填空题 1．序列x(n) sin(3 n / 5)的周期为10 。2．线性时不变系统的性质有交换律律结合律分配律。 3．从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率 f 与信号最高频率fs 关系为：f>=2fs 4．若正弦序列x(n)=sin(30n π/120) 是周期的，则周期是N= 8 。 5．序列x(n) sin(3 n / 5)的周期为10 。 6．设LTI 系统输入为x(n) ，系统单位序列响应为h(n)，则系统零状态输出y(n)= 7．因果序列x(n) ，在Z→∞时，X(Z)= x(0) 。二、单项选择题 1．δ (n)的傅里叶变换是( A ) A. 1 B.δ (ω ) C.2πδ (ω) D.2π 2．序列x1(n)的长度为4，序列x2( n)的长度为3，则它们线性卷积的长度是( C ) A. 3 B. 4 C. 6 D. 7 3．LTI 系统，输入x(n)时，输出y( n)；输入为3x (n-2)，输出为( B ) A. y （n-2） B.3y （n-2） C.3y （n） D.y(n) 4．下面描述中最适合离散傅立叶变换DFT 的是(D ) A. 时域为离散序列，频域为连续信号 B. 时域为离散周期序列，频域也为离散周期序列 C. 时域为离散无限长序列，频域为连续周期信号 D. 时域为离散有限长序列，频域也为离散有限长序列 5．设系统的单位抽样响应为h(n)，则系统因果的充要条件为( C ) A．当n>0 时，h(n)=0 B．当n>0时，h(n) ≠0 6．下列哪一个系统是因果系统( 5．所谓采样，就是利用采样脉冲序列 p(t) 从连续时间信号 x a (t)中抽取一系列的离散样值。 ( 6．数字信号处理只有硬件方式实现。 ( × ) 7．对正弦信号进行采样得到的正弦序列一定是周期序列。 ( × ) 8．数字信号处理仅仅指的是数字处理器。 ( × ) 9．信号处理的两种基本方法：一是放大信号，二是变换信号。 ( × 10．在时域对连续信号进行抽样，在频域中，所得频谱是原信号频谱的周期延拓。 ( × ) 四、简答题 1．用 DFT 对连续信号进行谱分析的误差问题有哪些？ 答：混叠失真；截断效应(频谱泄漏) ；栅栏效应 2．画出模拟信号数字化处理框图，并简要说明框图中每一部分的功能作用。 1 2 3 部分：按照预制要 求对数字信号处理加工； 第 4部分：数字信号变为模拟信号； 第 5 部分：滤除高频部分， 平滑模拟信号。 A.N ≥M B.N ≤M C.N ≤ 2M D.N ≥ 2M 10 ．设因果稳定的 LTI 系统的单位抽样响应 h(n) ， 在 n<0 时， h(n)= ( A ) A.0 B.∞ C. - ∞ D.1 三、 判断题 1． 序列的傅立叶变换是频率ω的周期函数，周期是 2π。 ( √ ) 2 ． x(n)= sin (ω ( √ ) 0n) 所代表的序列不一定是周期 3． 卷积的计算过程包括翻转，移位，相乘，求和四个过程 ( √ ) 4． y(n)=cos[x(n)] 所代表的系统是非线性系统。 ( √ ) ) 则频域抽样点数 N 需满足的条件是 ( A C ．当 n<0 时， h(n)=0 D ．当 n<0 时， h(n) ≠0 A.y(n)=x (n+2) B. y(n)= cos(n+1)x (n) C. y(n)=x (2n) D.y(n)=x (- n) 7． A. x(n)= δ (n-3)的傅里叶变换为( A e 3jw B. e 3jw C.1 D.0 x(n) a n u(n),0 a 1 的傅里叶变换为 11 A. jw B. jw 1 ae 1-ae 8． C ) 1 C. -jw 1-ae 1 D.1 ae - jw 9．若序列的长度为 M ，要能够由频域抽样信号 X(k) 恢复原序列，而不发生时域混叠现象， √) 数字信号处理期末复习题 一、单项选择题（在每个小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内，每小题1分，共20分） 1.要从抽样信号不失真恢复原连续信号，应满足下列条件的哪几条( ① )。 (Ⅰ)原信号为带限 (Ⅱ)抽样频率大于两倍信号谱的最高频率 (Ⅲ)抽样信号通过理想低通滤波器 ①.Ⅰ、Ⅱ②.Ⅱ、Ⅲ ③.Ⅰ、Ⅲ④.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 2.在对连续信号均匀采样时，若采样角频率为Ωs，信号最高截止频率为Ωc，则折叠频率为( ④ )。 ①Ωs ②.Ωc ③.Ωc/2 ④.Ωs/2 3.若一线性移不变系统当输入为x(n)=δ(n)时输出为y(n)=R3(n)，则当输入为u(n)-u(n-2)时输出为( ② )。 ①.R3(n) ②.R2(n) ③.R3(n)+R3(n-1) ④.R2(n)-R2(n-1) 4.已知序列Z变换的收敛域为｜z｜>1，则该序列为( ② )。 ①.有限长序列②.右边序列 ③.左边序列④.双边序列 5.离散系统的差分方程为y(n)=x(n)+ay(n-1)，则系统的频率响应( ③ )。 ①当｜a｜<1时，系统呈低通特性 ②.当｜a｜>1时，系统呈低通特性 ③.当0 6.序列x(n)=R5(n)，其8点DFT记为X(k)，k=0,1,…,7，则X(0)为( ④ )。 ①.2 ②.3 ③.4 ④.5 7.下列关于FFT的说法中错误的是( ① )。 ①.FFT是一种新的变换 ②.FFT是DFT的快速算法 ③.FFT基本上可以分成时间抽取法和频率抽取法两类 ④.基2 FFT要求序列的点数为2L(其中L为整数) 8.下列结构中不属于FIR滤波器基本结构的是( ③ )。 ①.横截型②.级联型 ③.并联型④.频率抽样型 9.已知某FIR滤波器单位抽样响应h(n)的长度为(M+1)，则在下列不同特性的单位抽样响应中可以用来设计线性相位滤波器的是( ④ )。 ①.h［n］=-h［M-n］ ②.h［n］=h［M+n］ ③.h［n］=-h［M-n+1］ ④.h［n］=h［M-n+1］ 10.下列关于用冲激响应不变法设计IIR滤波器的说法中错误的是( ④ )。 ①.数字频率与模拟频率之间呈线性关系 ②.能将线性相位的模拟滤波器映射为一个线性相位的数字滤波器 ③.容易出现频率混叠效应 ④.可以用于设计高通和带阻滤波器 11.利用矩形窗函数法设计FIR滤波器时，在理想特性的不连续点附近形成的过滤带的宽度近似等于( ① )。 ①.窗函数幅度函数的主瓣宽度 ②.窗函数幅度函数的主瓣宽度的一半 2 以上为离散时间信号与系统部分的习题 数字信号处理复习题 、选择题 1、 某系统y(n) g(n)x(n), g(n)有界，则该系统(A )。 A. 因果稳定 B.非因果稳定 C.因果不稳定 D.非因果不稳定 2、 一个离散系统( D )。 A. 若因果必稳定 B.若稳定必因果 C.因果与稳定有关 D.因果与稳定无关 3、 某系统y(n) nx(n),则该系统( A )。 A. 线性时变 B.线性非时变 C.非线性非时变 D.非线性时变 4、 因果稳定系统的系统函数 H (Z )的收敛域是(D )。 A. Z 0.9 B. Z 1.1 C. Z 1.1 D. Z 0.9 5.xjn) 3sin(0.5 n)的周期( A. 4 B.3 C.2 D.1 C. z A. 非周期序列 B.周期N — C.周期N 6 D.周期N 6 11.以下序列中(D )的周期为 5。 3 3 A. x(n) cos (一 n 5 8) B. x(n) sin (一 n 一 5 8 j(fn -) j (|n 石) C. x(n) e 5 8 D. x(n) e 5 8 12.x( n) j(3 6) e 3 6， 该序列是( A )。 A.非周期连续函数 C.周期连续函数，周期为 B.非周期离散函数 D.周期离散函数，周期为 6.某系统的单位脉冲响应 h(n) A.因果不稳定 B.非因果稳定 (2)n C.因果稳定 u(n),则该系统 C )。 D.非因果不稳定 7.某系统y(n) x(n) 5，则该系统(B )。 A.因果稳定 B.非因果稳定 C.因果不稳定 D.非因果不稳定 8.序列 x(n) a n u( n 1),在X(z)的收敛域为( A )。 A. Z 9.序列 x(n) B. z a C. Z a D. (3)n u(n) (￡)n u( n 2 1),则X(z)的收敛域为( A. Z 10.关于序列 x(n)的 DTFT X(e j F 列说法正确的是(C 数字信号处理习题及答案 ==============================绪论============================== 1. A/D 8bit 5V 00000000 0V 00000001 20mV 00000010 40mV 00011101 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(n 2)2δ(n 1)δ(n 2δ(n)1)δ(n x(n)-+---+++= ②用δ(n) 表示y (n )={2,7,19,28,29,15} 2. ①求下列周期 ) 5 4sin( )8 sin( )4() 51 cos()3() 54sin()2() 8sin( )1(n n n n n πππ π - 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 8ππn 73Acos x(n)???? ? ?-= （2）)8 1 (j e )(π-=n n x 解： （1） 因为ω=73π, 所以3 14 π2=ω, 这是有理数， 因此是周期序列， 周期T =14。 （2） 因为ω=81, 所以ω π 2=16π, 这是无理数， 因此是非周期序列。 ③序列)Acos(nw x(n)0 ?+=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。数字信号处理习题及答案
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