合工大《数字信号处理》习题答案
第2章
习 题
2.3 判断下面的序列是否是周期的,若是周期的,确定其周期。
(1))8
7
3cos()(π
π-=n A n x ,A 是常数;
(2))8
1
()(π-=n j e n x 。
2.3 (1)
3
14
20
=
ωπ
,所以周期为14。 (2)πωπ
1620
=,是无理数,所以)(n x 是非周期的。
2.4 设系统分别用下面的差分方程描述,)(n x 与)(n y 分别表示系统输入和输出,判断系统是否是线性非时变的。
(1))()(0n n x n y -= (2))()(2n x n y = (3))sin()()(n n x n y ω= (4))
()(n x e
n y =
2.4 (1)由于)()]([0n n x n x T -=
)()()]([0m n y n m n x m n x T -=--=-
所以是时不变系统。
)()()()()]()([21020121n by n ay n n bx n n ax n bx n ax T +=-+-=+
所以是线性系统。
(2))()()]([2
m n y m n x m n x T -=-=-,所以是时不变系统。
)()()]()([)]()([2122121n by n ay n bx n ax n bx n ax T +≠+=+,所以是非线性系统。
(3))()sin()()]([m n y n m n x m n x T -≠-=-ω,所以不是时不变系统。
)()()sin()]()([)]()([212121n by n ay n n bx n ax n bx n ax T +=+=+ω,所以是线性系
统。
(4))()()]()([21)()()]
()([212121n by n ay e e e n bx n ax T n bx n ax n bx n ax +≠==++,所以是非线性
系统。
)()]([)(m n y e m n x T m n x -==--,所以是时不变系统。
2.5 给定下述系统的差分方程,试判定系统是否是因果稳定系统,并说明理由。
(1))1()()(++=n x n x n y (2))()(0n n x n y -= (3))()(n x e n y = (4)∑+-==0
)()(n n n n k k x n y
2.5
(1)该系统是非因果系统,因为n 时刻的输出还和n 时刻以后()1(+n 时间)的输入有关。如果M n x ≤|)(|,则M n x n x n y 2|)1(||)(||)(|≤++≤,因此系统是稳定系统。
(2)当00 00≥n 时,系统是因果系统。如果M n x ≤|)(|,则M n y ≤|)(|,因此系统是稳定系统。 (3)系统是因果系统,因为n 时刻的输出不取决于)(n x 的未来值。如果M n x ≤|)(|,则 M n x n x e e e n y ≤≤≤)|(|)(|||)(|,因此系统是稳定系统。 (4)系统是非因果系统,因为n 时刻的输出还和)(n x 的未来值有关。如果M n x ≤|)(|, 则,M n k x n y n n n n k |12||)(||)(|0 +≤≤∑+-=因此系统是稳定系统。 2.6 以下序列是系统的单位冲激响应)(n h ,试说明该系统是否是因果、稳定的。 (1))(2)(n u n h n = (2))(2)(n u n h n -= (3))2()(+=n n h δ (4))(1 )(2 n u n n h = 2.6 (1)当0 由于 ∞?+++=∑∞ -∞ = 210 222 |)(|n n h 所以系统不稳定。 (2)当0 由于 2222 |)(|210 =+++=--∞ -∞ =∑ n n h 所以系统稳定。 (3)当0 由于 1|)(|∑∞ -∞ ==n n h 所以系统稳定。 (4)当0 由于 ∞?+++ =∑∞ -∞ = 222 2 1110 1 |)(|n n h 所以系统不稳定。 2.7设线性时不变系统的单位脉冲响应)(n h 和输入序列)(n x 如题2.7图所示,试求输出 )(n y 。 2.7 ) ()]2(5.0)1()(2[)()()(n x n n n n x n h n y *-+-+=*=δδδ ) 5()4(2)3(5.4)2()1(2)(5.0)1()2(2) 2(5.0)1()(2-+-+-+-+-+-+-+-=-+-+=n n n n n n n n n x n x n x δδδδδδδδ 2.8 设线性时不变系统的单位冲激响应)(n h 和输入)(n x 分别有以下三种情况,分别求出输出)(n y 。 (1))()(3n R n h =,)()(3n R n x = (2))()(4n R n h =,)2()()(--=n n n x δδ (3))(5.0)(n u n h n =,)()(5n R n x = 2.8 (1))()()()()(33n R n R n h n x n y *=*= ) 4()3(2)2(3)1(2)()]4()3()2([)]3()2()1([)]2()1()([) 2()1()()()]2()1()([3333-+-+-+-+=-+-+-+-+-+-+-+-+=-+-+=*-+-+=n n n n n n n n n n n n n n n R n R n R n R n n n δδδδδδδδδδδδδδδδδ(2))()]2()([)()()(4n R n n n h n x n y *--=*=δδ ) 5()4()1()()]5()4()3()2([)]3()2()1()([) 2()(44-----+=-+-+-+---+-+-+=--=n n n n n n n n n n n n n R n R δδδδδδδδδδδδ(3))()(5.0)()()(5n R n u n h n x n y n *=*= ) 4(5 .0)3(5 .0)2(5 .0)1(5 .0)(5.0)]4()3()2()1()([)(5.04 3 2 1 -+-+-+-+=-+-+-+-+*=----n u n u n u n u n u n n n n n n u n n n n n n δδδδδ 2.10 设系统由下面差分方程描述: )1(2 1 )()1(21)(-++-= n x n x n y n y 设系统是因果的, (1)求该系统的单位脉冲响应。 (2)利用卷积和求输入)()(n u e n x n j ω=的响应。 2.10 (1)x(n)=δ(n),因为y(n)=h(n)=0,n<0 所以h(0)=0.5y(-1)+x(0)+0.5x(-1)=1 h(1)=0.5y(0)+x(1)+0.5x(0)=1 h(2)=0.5y(1)+x(2)+0.5x(1)=0.5 ......h(n)=0.5y(n-1)+x(n)+0.5x(n-1)=0.5n-1 所以 h(n)= 0.5n-1u(n-1)+δ(n) (2)y(n)=x(n)*h(n)= [0.5n-1u(n-1)+δ(n)]* e jwn u(n) = [0.5n-1u(n-1)]* e jwn u(n)+ e jwn u(n)= [e jwn -0.5n ]/ (e jw -0.5)u(n-1)+ e jwn u(n) 2.11有一理想抽样系统,抽样频率为π6=Ωs ,经理想低通滤波器)(Ωj H a 还原,其中 ?????≥Ω<Ω=Ωπ π3||, 03||, 2 1)(j H a 今有两个输入,t t x a π2cos )(1=,t t x a π5cos )(2=。输出信号)(1t y a 、)(2t y a 有无失真?为什么? 2.11 根据奈奎斯特定理: 因为t t x a π2cos )(1=,而频谱中最高角频率2621π π<=Ωa ,所以)(1t y a 无失真。 因为t t x a π5cos )(2=,而频谱中最高角频率2 652 ππ>=Ωa ,所以)(2t y a 失真。 第3章 习 题 3.1 求下列序列的z 变换,并标明收敛域。 (1))4()(-=n n x δ (2))(21)(n u n x n ??? ??= (3))1(21)(--?? ? ??-=n u n x n (4)n n x 1 )(= ,1≥n (5))1(5.0)(-=n u n x n (6)())(2.0)(n u n n x n = 答案: 3.1 解(1)由z 变换的定义可知, 4)4()(-∞ -∞ =-=-= ∑z z n z X n n δ,0≠z (2)102 11121)(21)(--∞ =∞ -∞=--=??? ??=??? ??=∑∑z z z n u z X n n n n n n ,21||>z (3)n n n n n n z z n u z X -∞ --=∞ -∞=-∑∑?? ? ??-=--??? ??-=121)1(21)( 1 1 2 1112-∞ =-= -= ∑z z n n n ,21 || =-= 1 1)(n n z n z X 由于∑∑∞ =----∞=-=-=-=1 2 11 11)()(1)(n n n n z z z z n n dz z dX ,1||>z 则z z z z z X -=--=1ln )1ln(ln )( 而)(z X 的收敛域和 ) () (z X z dX 的收敛域相同,所以)(z X 的收敛域为1||>z 。 (5)由于5.0)1(5.0)1(5.0)(1-=-=-n u n u n x n n 所以5 .05 .05.05.0)(1 -=-=-z z z z z X ,5.0||>z (6)利用)]([) (11n nx ZT dz z dX z =- 由于2 .0)(1-= z z z X 所以2 21)2.0(2.0)2.0()2.0()()(-= ---=-=z z z z z z dz z dX z z X ,2.0||>z 3.2 已知2 11 2523)(---+--=z z z z X ,分别求: (1)收敛域为2||5.0< 3.2 2 2 1 2 5232523)(2 211-- -=+--=+--=---z z z z z z z z z z z X (1))1(2)(21)(--+??? ??=n u n u n x n n (2))(]221[)(n u n x n n -?? ? ??= 3.3 已知序列)(n x 的傅立叶变换为()j X e ω,试求下列序列的傅立叶变换。 (1))()(01n n x n x -= (2))()(2n x n x *= (3))()(3n x n x -= (4)2 ) ()()(4n x n x n x +-=* (5))()1()(25n x n n x -= 3.3 (1)0 1()()j n j j X e e X e ωωω-= (2)2()()j j X e X e ωω*-= (3)3()()j j X e X e ωω-= (4)由于DTFT[)(n x -*]=)(ω j e X * )](Re[2 ) ()()(4ωωωj j j jw e X e X e X e X =+=* (5)因为()()j j n n X e x n e ω ω∞ -=-∞ = ∑,所以 n j n j e jn n x d e dX ωωω-∞ -∞ =-=∑)()() ( 即 ω ωd e dX j n nx DTFT j )()]([= 同理 2 22 ) ()]([ωωd e X d n x n DTFT j -= 而 )()(2)()()1()(225n x n nx n x n n x n n x +-=-= 252 ()() ()2()j j j j d X e dX e X e j X e d d ωωω ωωω =--+ 3.4 设题3.4图所示的序列)(n x 的傅立叶变换用()j X e ω表示,不直接求出()j X e ω,完成下列运算: (1))(0j e X (2) ωπ π ωd e X j ?- )( (3))(πj e X (4) ωπ π ωd e X j ?- 2|)(| 题3.4图(西电,丁玉美,P64,题5图) 3.4 (1)6)()()(00 == = ∑∑∞ -∞ =-∞ -∞ =n n j n j n x e n x e X (2) )(2)(n x d e e X n j j πωωπ π ω=?- ππωπ πω 4)0(2)(==?- x d e X j (3)211211211) 1()()()(=+-+--+-=-= = ∑∑∞ -∞ =∞ -∞ =-n n n n j j n x e n x e X ππ (4)ππ ωπ π ω 28| )(|2|)(|2 2 ==∑?∞ -∞ =- n j n x d e X 3.5用留数定理法分别求以下)(z X 的z 反变换: (1)2 1 4 11211)(---- =z z z X , 21||>z ; (2)1 1 4 1121)(----=z z z X , 41|| 3.5 (1)1212 111411211)(---+= -- =z z z z X dz z z j n x n c 1 1 211121)(--?+=π,设c 为21||>z 内的逆时针方向的闭合曲线。 当0≥n 时,n n z z z z 211 211111+=+-- 在c 内有21 -=z 一个单极点,则 )()21 (]21,2 11[Re )(n u z z s n x n n -=-+= 又由于)(n x 是因果序列,故0 )()2 1 ()(n u n x n -= (2)dz z z X j n x n c 1 )(21)(-?= π,设c 为41|| )(-n z z X 在c 外有一个单极点4 1 = z ,则 n n z z X s n x )4 1 (7]41,)([Re )(1=-=- 当0=n 时,1 )(-n z z X 在c 内有一个单极点0=z ,则 8]0,)([Re )(1==-n z z X s n x 当0>n ,1 )(-n z z X 在c 内有没有极点,则 0)(=n x 综上所述,)1()4 1(7)(8)(--+=n u n n x n δ 3.6 试求如下序列的傅立叶变换: (1))3()(-=n n x δ (2))()(n u a n x n =,10< (4))cos()()(0n n u e n x an ω-= 3.6 (1)ωω3)(j j e e X -= (2)由于1 11 )(--= az z X ω ωj j ae e X --=11 )( (3)ω ω j a j e e e X ---=11)( (4)a j a j a j j e e e e e e e X 2200 cos 21cos 1)(------+--=ωωωω ωω 3.7 已知下列因果序列)(n x 的z 变换为)(z X ,求该序列的初值)0(x 和终值)(∞x 。 (1))21)(1(1)(1 12 1------++=z z z z z X (2)) 5.01)(5.01()(1 11 ---+-=z z z z X 3.7 (1) 1)(lim )0(==∞ →z X x z 由于极点有一个在单位圆外,所以终值不存在。 (2) 0)(lim )0(==∞ →z X x z 0)()1(lim )(1 =-=∞→z X z x z 3.8 用卷积定理求下列卷积和。 (1))2()(5)(-*=n n u n y n δ (2))1()(5)(+*=n u n u n y n 3.8由)()()(n h n x n y *= 可知)()()(z H z X z Y *= (1)25 )(--= z z z z Y )2(5)(2-=-n u n y n (2)z z z z z z z z z z z Y ?? ? ??--+--=--= 41)155(15)( )1(4 1 )1(545)(1+-+= +n u n u n y n 3.12 研究一个满足下列差分方程的线性时不变系统,该系统不限定为因果、稳定系统。利用方程的零、极点图,试求系统单位冲激响应的三种可能选择方案。 )()1()(2 5 )1(n x n y n y n y =++- - 3.12 H(z)=z/(z 2-2.5z+1)=2/3[z/(z-2)-z/(z-0.5)] (1)|z|>2,h(n)= 2/3[2n -0.5n ]u(n) 系统是非稳定但是因果的。 (2)|z|<0.5, h(n)= -2/3[2n -0.5n ]u(-n-1) 系统是非稳定是非因果的 (3) 0.5<|z|<2,h(n)= -2/3[2n u(-n-1) +0.5n u(n)] 系统是稳定但是非因果的. 3.13 (1)某离散系统激励为)()(n u n x =时的零状态响应为)()5.01(2)(n u n y u -=,求激励为)(5.0)(n u n x n =的零状态响应。 (2)已知一离散系统的单位冲激响应为)(]4.05.0[)(n u n h n n -=,写出该系统的差分方程。 3.13 (1)5.015.01221 ) 5.01( 2) () ()(-=---=----== z z z z z z z z z z X z Y z H 激励为)(5.0)(n u n x n =的零状态响应: 2 ) 5.0(5.05.01)()()(-=--= =z z z z z z X z H z Y )()5.0(2)(n u n n y n = (2))(]4.05.0[)(n u n h n n -= 2 11 22.09.011.02.09.01.04.05.0)()()(---+-= +-=---==z z z z z z z z z z z X z Y z H )2(2.0)1(9.0)1(1.0)(---+-=n y n y n x n y 3.14 已知线性因果系统用下面差分方程描述: )1(9.0)()1(9.0)(-++-=n x n x n y n y (1) 求系统函数)(z H 及单位冲激响应)(n h ; (2) 写出传输函数)(ωj e H 表达式,并定性画出其幅频特性曲线; (3) 设n j e n x 0)(ω=,求输出)(n y 。 3.14 (1)1 1 9.019.01)(---+=z z z H 1 1 119.018.119.019.01)(-----+=-+=z z z z z H )1(9.08.1)()(1-?+=-n u n n y n δ (2)ω ω ω j j j e e e H ---+=9.019.01)( 极点9.0=z ,零点9.0-=z (3)n j e n x 0)(ω= 00 09.019.01)()(ωωωωωj j n j j n j e e e e H e n y ---+== 3.15 若序列)(n h 是实因果序列,其傅立叶变换的实部如下式: ω ω ωcos 21cos 1)(2a a a e H j R -+-= ,1|| 求序列)(n h 及其傅立叶变换)(ωj e H 。 解: ) (1) (5.01cos 21cos 1)(22ω ωωωω ωωj j j j j R e e a a e e a a a a e H --+-++-=-+-= )1)(1() (5.01)(1)(5.01)(1 1121az az z z a z z a a z z a z H R --+-=+-++-=---- )()]([n h z H IZT e R = 1121 ) )((5.05.0)()(-------+-==n n R z a z a z a a z az z z H z F 因为)(n h 是因果序列,所以)(n h e 必定是双边序列,收敛域取:1 ||-< 1≥n 时,c 内有极点a , n a z n e a a z z a z a z a a z az a z F s n h 21|)() )((5.05.0]),([Re )(112=-----+-===-- 0=n 时,c 内有极点a ,0 1 1 21 ) )((5.05.0)()(-------+-==z a z a z a a z az z z H z F n R 1 |)0() )((5.05.0|)())((5.05.0]0),([Re ]),([Re )(01 12 1 12=-----+-+ -----+-=+==--=--z a z e z z a z a z a a z az a z z a z a z a a z az z F s a z F s n h 又因为 )()(n h n h e e -=, 所以 ?? ? ??<>==-0,5.00 ,5.00, 1)(n a n a n n h n n e )(0,00,0,10 ,00), (20),()(n u a n n a n n n n h n n h n h n n e e =?????<>==??? ??<>== ω ωj j ae e H --= 11 )( 第四章 离散傅里叶变换 4.1 已知信号4()()x n R n = 求66()((2))()y n x n R n =+ 解:6((2))x n +是对()x n 以6为周期作周期延拓,再左移2点,最后取主值区间的序列得到:()()(1)(4)(5)y n n n n n δδδδ=+-+-+- 4.2 已知信号3()(2)x n R n =-,求66()((2))()y n x n R n =+ 解: 66 3()((2))()() (1)(2)()y n x n R n n n n R n δδδ=+=+-+-= 4.3 计算序列N 点的DFT ,主值区间01n N ≤≤- (1) ()()x n n δ= 解: 1 0()(),01 () N kn N n N X k n W k N R k δ-==≤≤-=∑ (2) 0()()x n n n δ=- ,001n N <<- 解: 1 ()()N kn N n X k n n W δ-== -∑ 01k N ≤≤- 0()kn N N W R k =? (3) ()()m x n R n = ,01m N <<- 解: 1 ()()() N kn m N N n X k R n W R k -== ?∑ (4) ()()m x n nR n = , 01m N <<- 解 1 ()()()N kn m N N n X k n R n W R k -==???∑ (5) x(n)=1 解 1 1 2/0 ()()()N N kn j kn N N N N n n X k W R k e R k π---=== ?=?∑∑ 221()1j k N k j N e R k e ππ---= ?- (6)0()()j n m x n e R n ω=? 解 01 2/0 ()()()N j n j kn N m N n X k e R n e R k ω π--==???∑ 4.4 1325()(),()()x n R n x n R n ==,计算12()()x n x n * 解 123 5()()() ()() y n x n x n R n R n =*=* 7 5 3 ()()m R m R n m ==?-∑ ()2(1)3(2)3(3)3(4)2(5)n n n n n n n δδδδδδδ=+-+-+-+-+-+- y(0)=1 , y(1)=2, y(2)=3, y(3)=3, y(4)=3, y(5)=2, y(6)=1 4.5 )(2 )(32 1n R n n x =,)()1()(52n R n n x +=,计算)()(21n x n x * 解 4.6 )()(31n R n x =,)()(52n R n x =,计算)()(21n x n x ?,取圆周卷积长度为L=7 解 因为13N =,25N =,所以1217N N +-=,该题满足圆周卷积长度L ≥7,所以圆周卷积计算结果和线性卷积计算结果相等 ()()2(1)3(2)3(3)3(4)2(5)c y n n n n n n n n δδδδδδδ=+-+-+-+-+-+- 4.7 )()(51n R n x =,)()(52n nR n x =,计算)()(21n x n x ?,取圆周卷积长度为L=7 解 n 0 1 2 3 4 0 0 6 5 5 5 .(()).() m m R n m R m =-∑ 1 0 0 1 1 1 1 7 5() mR m 555(())()R n m R m - 1 1 1 0 0 1 1 1 5 2 1 1 1 0 0 1 1 3 3 1 1 1 1 0 0 1 6 4 1 1 1 1 1 0 0 10 5 0 1 1 1 1 1 0 10 6 0 0 1 1 1 1 1 9 或解: 1(){1,1,1,1,1}x n =,2(){0,1,2,3,4}x n = 两个序列的线性卷积的结果为(利用对位相乘求和法,过程此处省略) 12()()(){0,1,3,6,10,10,9,7,4},08l y n x n x n n =*=≤≤ {}1277()()()(())() =7,5,3,6,10,10,9 06 ⑦c l y n x n x n y n R n n ==?≤≤ 4.10 对序列进行频谱分析,要求频谱分辨率HZ F 100≤,信号最高频率HZ f c 3000=。 求: (1)信号的最小记录时间; (2)对信号的最大采样间隔; (3)最少采样点数。 (4)要求频谱分辨率提高1倍,计算信号的最小记录时间; 解 (1)110.01100 p T s F ≥ == 所以m i n 0.01p T s = (2)2s c f f ≥ ,所以34max 111 10 1.671022*30006 c T s s f --===?=? (3)min 223000 60100 c f N F ?= == (4)50F Hz ≤ ,min 2300012050N ?= = ,m i n 1 0.0250 p T s == 4.11 信号的最小记录时间是5秒,最高频率3400c f Hz =; 求: (1)信号的频谱分辨率; (2)对信号的最大采样间隔; (3)最少采样点数。 (4)要求最小记录时间增大1倍,计算信号的频谱分辨率; 解:(1)min 5p T s = ,1110.25 p p T F H z F T ≥ ?≥== (2)min 0.2F Hz = ,max min 11 50.2 T s F ∴=== (3)2234006800s c f f Hz ≥=?= 411 1.47106800 s s s s f -∴===?时域最小采样间隔T 所以最少采样点数m i n m i n 56800340 00p s T N T ==?= (4)min 5210p T s =?= 则m i n 1 1 0.110 p F Hz T ≥= = 4.12 )()(31n R n x =,)()(52n R n x =,12()()()x n x n jx n =+。 计算:(1))]([)(n x DFT k X = (2)通过)(k X ,求)]([1n x DFT 和)]([2n x DFT 。 解: (1) 取max(3,5)5N ≥= 1212()[()()][()][()]X k DFT x n jx n DFT x n jDFT x n =+=+ 1 1 3 500 ()()N N kn kn N N n n R n W j R n W --=== +∑∑ 04k ≤≤ 2 4 5 50 nk nk n n W j W ===+∑∑ 04k ≤≤ 222 4 5 5 0j kn j kn n n e j e π π--===+∑∑ 04k ≤≤ 22222455 5 5 225 5 1.1.11j k j k j k j k j k j k e e e e j e e π πππππ--------= +-- 04k ≤≤ 223555225 5 1111j k j k j k j k e e j e e ππππ------= +-- 04k ≤≤ 633355 5 5 25 5 5 5 11j k j k j k j k j k j k j k j k e e e e e e e e π ππππ π π π--- --- --= = ? -- 04k ≤≤ 25 3 s i n () 5s i n () 5 j k k e k πππ-= (2)通过)(k X ,求)]([1n x DFT 和)]([2n x DFT 。 第7章 7.3已知一摸拟滤波器的系统函数为232 ()231 a s H s s s += ++,试分别用冲激响应不变法和双线 性变换法将它转换成数字滤波器的系统函数()H z ,设T=0.5。 解:(1)冲激响应不变法 12a 2 3232 ()231(21)(1)211A A s s H s s s s s s s ++= ==+++++++ 其中112 32 |11s s A s =-+= =+,2132|121s s A s =-+= =+ 因此a ()H s 11211s s = +++=0.51 0.51 s s +++,a ()H s 有两个实极点,分别是10.5s =-,21s =-,映射到z 平面,极点为10.51s T T z e e -==,22s T T z e e -==,则数字滤波器的系统 函数()H z 为 0.511 0.51 ()11T T H z e z e z ----= +-- 将T=0.5代入上式得 0.2510.510.51()11H z e z e z ----=+--0.250.251 0.250.2510.250.252 0.51()1()()e e z e e z e e z ------+-+=-+++() 1 12 1.5 1.08211 1.38530.4724z z z -----+ (2)双线性变换法。将11 11 2114*11z z s T z z ------==++代入题给的a ()H s 公式,得 12[()()]()()()e o DFT x n jx n X k X k X k +==+1 ()[()*()] 2 1 ()[()*()] 2e o X k X k X N k X k X k X N k =+-=--其中122[()]() [()]()[()]()e o o DFT x n X k DFT jx n X k DFT x n jX k ==?= 数字信号处理试卷集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN# 数字信号处理试卷 一、填空题 1、序列()0n n -δ的频谱为 。 2、研究一个周期序列的频域特性,应该用 变换。 3、要获得线性相位的FIR 数字滤波器,其单位脉冲响应h (n )必须满足条件: ; 。 4、借助模拟滤波器的H (s )设计一个IIR 高通数字滤波器,如果没有强调 特殊要求的话,宜选择采用 变换法。 5、用24kHz 的采样频率对一段6kHz 的正弦信号采样64点。若用64点DFT 对其做频谱分析,则第 根和第 根谱线上会看到峰值。 6、已知某线性相位FIR 数字滤波器的一个零点为1+1j ,则可判断该滤波器 另外 必有零 点 , , 。 7、写出下列数字信号处理领域常用的英文缩写字母的中文含义: DSP ,IIR ,DFT 。 8、数字频率只有相对的意义,因为它是实际频率对 频率 的 。 9、序列CZT 变换用来计算沿Z 平面一条 线 的采样值。 10、实现IIR 数字滤波器时,如果想方便对系统频响的零点进行控制和调 整,那么常用的IIR 数字滤波器结构中,首选 型结构来实现该IIR 系统。 11、对长度为N 的有限长序列x (n ) ,通过单位脉冲响应h (n )的长度 为M 的FIR 滤波器,其输出序列y (n )的长度为 。若用FFT 计算x (n ) *h (n ) ,那么进行FFT 运算的长度L 应满 足 。 12、数字系统在定点制 法运算和浮点制 法运算中要进行尾数处理, 该过程等效于在该系统相应节点插入一个 。 13、,W k x l X DFT N k kl M ∑-==1 0)()( 的表达式是某 由此可看出,该序列的时域长度 是 ,M W 因子等于 , 变换后数字频域上相邻两个频率样点 之间的间隔是 。 14、Z 平面上点的辐角ω称为 ,是模拟频率Ω对 (s f )的归一化,即ω= 。 15、在极点频率处,)(ωj e H 出现 ,极点离单位圆越 ,峰值 越大;极点在单位圆上,峰值 。 16、采样频率为Fs Hz 的数字系统中,系统函数表达式中1-z 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 ) . 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 A 一、 选择题(每题3分,共5题) 1、)6 3()(π-=n j e n x ,该序列是 。 A.非周期序列 B.周期6 π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、序列)1()(---=n u a n x n ,则)(Z X 的收敛域为 。 A.a Z < B.a Z ≤ C.a Z > D.a Z ≥ 3、对)70()(≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作 20 点 DFT ,得)(k X 和)(k Y , 19,1,0),()()( =?=k k Y k X k F ,19,1,0)],([)( ==n k F IDFT n f , n 在 围时,)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、)()(101n R n x =,)()(72n R n x =,用DFT 计算二者的线性卷积,为使计算量尽可能的少,应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 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 数字信号处理期末试卷(含答案) 填空题(每题2分,共10题) 1、 1、 对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 信号,再 进行幅度量化后就是 信号。 2、 2、 )()]([ωj e X n x FT =,用)(n x 求出)](Re[ωj e X 对应的序列 为 。 3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 的N 点等间隔采样。 4、)()(5241n R x n R x ==,只有当循环卷积长度L 时,二者的循环卷积等于线性卷积。 5、用来计算N =16点DFT ,直接计算需要_________ 次复乘法,采用基2FFT 算法,需要________ 次复乘法,运算效率为__ _ 。 6、FFT 利用 来减少运算量。 7、数字信号处理的三种基本运算是: 。 8、FIR 滤波器的单位取样响应)(n h 是圆周偶对称的,N=6, 3)3()2(2 )4()1(5 .1)5()0(======h h h h h h ,其幅 度特性有什么特性? ,相位有何特性? 。 9、数字滤波网络系统函数为 ∑=--= N K k k z a z H 111)(,该网络中共有 条反馈支路。 10、用脉冲响应不变法将)(s H a 转换为)(Z H ,若)(s H a 只有单极点k s ,则系统)(Z H 稳定的条件是 (取s T 1.0=)。 一、 选择题(每题3分,共6题) 1、 1、 )6 3()(π-=n j e n x ,该序列是 。 A.非周期序列 B.周期 6π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、 2、 序列)1()(---=n u a n x n ,则)(Z X 的收敛域为 。 A.a Z < B.a Z ≤ C.a Z > D.a Z ≥ 3、 3、 对)70() (≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作20点DFT ,得)(k X 和)(k Y , 19,1,0),()()( =?=k k Y k X k F ,19,1,0)],([)( ==n k F IDFT n f , n 在 范围内时,)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、 4、 )()(101n R n x =,)()(72n R n x =,用DFT 计算二者的线性卷积,为使计算量尽可 能的少,应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 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。 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) 一、单项选择题 1.数字信号的特征是( ) 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 2.若一线性移不变系统当输入为x(n)=δ(n)时,输出为y(n)=R 2(n),则当输入为u(n)-u(n-2)时,输出为( ) A.R 2(n)-R 2(n-2) B.R 2(n)+R 2(n-2) C.R 2(n)-R 2(n-1) D.R 2(n)+R 2(n-1) 3.下列序列中z 变换收敛域包括|z|=∞的是( ) A.u(n+1)-u(n) B.u(n)-u(n-1) C.u(n)-u(n+1) D.u(n)+u(n+1) 4.下列对离散傅里叶变换(DFT )的性质论述中错误的是( ) A.DFT 是一种线性变换 B.DFT 具有隐含周期性 C.DFT 可以看作是序列z 变换在单位圆上的抽样 D.利用DFT 可以对连续信号频谱进行精确分析 5.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,则频域抽样点数N 需满足的条件是( ) A.N ≥M B.N ≤M C.N ≥M/2 D.N ≤M/2 6.基-2 FFT 算法的基本运算单元为( ) A.蝶形运算 B.卷积运算 C.相关运算 D.延时运算 7.以下对有限长单位冲激响应(FIR )滤波器特点的论述中错误的是( ) A.FIR 滤波器容易设计成线性相位特性 B.FIR 滤波器的单位冲激抽样响应h(n)在有限个n 值处不为零 C.系统函数H(z)的极点都在z=0处 D.实现结构只能是非递归结构 8.下列结构中不属于IIR 滤波器基本结构的是( ) A.直接型 B.级联型 C.并联型 D.频率抽样型 9.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( ) A.数字频率与模拟频率之间呈线性关系 B.能将稳定的模拟滤波器映射为一个稳定的数字滤波器 C.使用的变换是s 平面到z 平面的多值映射 D.可以用于设计低通、高通和带阻等各类滤波器 10.离散时间序列x (n )=cos(n 73π-8 π)的周期是( ) A.7 B.14/3 C.14 D.非周期 11.下列系统(其中y(n)是输出序列,x(n)是输入序列)中______属于线性系统。( ) A.y (n )=x 2(n ) B.y (n )=4x (n )+6 C.y (n )=x (n -n 0) D.y (n )=e x (n ) 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) ==============================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))81 (j e )(π-=n n x 解: (1) 因为ω=73π, 所以3 14π2=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)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 2n 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) 江 苏 大 学 试 题 课程名称 数字信号处理 开课学院 使用班级 考试日期 江苏大学试题第2A页 江苏大学试题第3A 页 江苏大学试题第页 一、填空题:(每空1分,共18分) 8、 数字频率ω是模拟频率Ω对采样频率s f 的归一化,其值是 连续 (连续还是离散?)。 9、 双边序列z 变换的收敛域形状为 圆环或空集 。 10、 某序列的DFT 表达式为∑-== 10 )()(N n kn M W n x k X ,由此可以看出,该序列时域的长度为 N , 变换后数字频域上相邻两个频率样点之间的间隔是 M π 2 。 11、 线性时不变系统离散时间因果系统的系统函数为2 52) 1(8)(22++--=z z z z z H ,则系统的极点为 2,2 1 21-=-=z z ;系统的稳定性为 不稳定 。系统单位冲激响应)(n h 的初值4)0(=h ; 终值)(∞h 不存在 。 12、 如果序列)(n x 是一长度为64点的有限长序列)630(≤≤n ,序列)(n h 是一长度为128点的有限长 序列)1270(≤≤n ,记)()()(n h n x n y *=(线性卷积),则)(n y 为 64+128-1=191点 点的序列,如果采用基FFT 2算法以快速卷积的方式实现线性卷积,则FFT 的点数至少为 256 点。 13、 用冲激响应不变法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时,模拟频率Ω与数字频率ω之间的映射变换 关系为T ω = Ω。用双线性变换法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时,模拟频率Ω与数字频率ω之 间的映射变换关系为)2tan(2ωT = Ω或)2 arctan(2T Ω=ω。 当线性相位FIR 数字滤波器满足偶对称条件时,其单位冲激响应)(n h 满足的条件为)1()(n N h n h --= , 一、单项选择题 1. 序列x(n)=Re(e jn π/12 )+I m (e jn π/18 ),周期为( )。 A. 18π B. 72 C. 18π D. 36 2. 设C 为Z 变换X(z)收敛域的一条包围原点的闭曲线,F(z)=X(z)z n-1 ,用留数法求X(z)的反变换时( )。 A. 只能用F(z)在C 的全部极点 B. 只能用F(z)在C 外的全部极点 C. 必须用收敛域的全部极点 D. 用F(z)在C 的全部极点或C 外的全部极点 3. 有限长序列h(n)(0≤n ≤N-1)关于τ= 2 1 -N 偶对称的条件是( )。 A. h(n)=h(N-n) B. h(n)=h(N-n-1) C. h(n)=h(-n) D. h(n)=h(N+n-1) 4. 对于x(n)= n )21(u(n)的Z 变换,( )。 A. 零点为z=21,极点为z=0 B. 零点为z=0,极点为z=21 C. 零点为z=21,极点为z=1 D. 零点为z=2 1 ,极点为z=2 5、)()(101n R n x =,)()(72n R n x =,用DFT 计算二者的线性卷积,为使计算量尽可能的少,应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 北京信息科技大学 2010 ~2011 学年第一学期 《数字信号处理》课程期末考试试卷(A) 一、填空题(本题满分30分,共含4道小题,每空2分) 1.两个有限长序列x1(n),0≤n≤33和x2(n),0≤n≤36,做线性卷积 后结果的长度是,若对这两个序列做64点圆周卷积,则圆周卷积结果中n= 至为线性卷积结果。 W的、和三个固有特性来实现2.DFT是利用nk N FFT快速运算的。 3.IIR数字滤波器设计指标一般由、、和等 四项组成。 4.FIR数字滤波器有和两种设计方法,其结构 有、和等多种结构。 二、判断题(本题满分16分,共含8道小题,每小题2分,正 确打√,错误打×) 1.相同的Z变换表达式一定对应相同的时间序列。() 2.Chirp-Z变换的频率采样点数M可以不等于时域采样点数N。() 3.按频率抽取基2 FFT首先将序列x(n)分成奇数序列和偶数序列。() 4.冲激响应不变法不适于设计数字带阻滤波器。() 5.双线性变换法的模拟角频率Ω与数字角频率ω成线性关系。() 6.巴特沃思滤波器的幅度特性必在一个频带中(通带或阻带)具有等 波纹特性。( ) 7. 只有FIR 滤波器才能做到线性相位,对于IIR 滤波器做不到线性相 位。( ) 8. 在只要求相同的幅频特性时,用IIR 滤波器实现其阶数一定低于 FIR 阶数。( ) 三、 综合题(本题满分18分,每小问6分) 若x (n)= {3,2,1,2,1,2 },0≤n≤5, 1) 求序列x(n)的6点DFT ,X (k)=? 2) 若)()]([)(26k X W n g DFT k G k ==,试确定6点序列g(n)=? 3) 若y(n) =x(n)⑨x(n),求y(n)=? 四、 IIR 滤波器设计(本题满分20分,每小问5分) 设计一个数字低通滤波器,要求3dB 的截止频率f c =1/π Hz ,抽样频率f s =2 Hz 。 1. 导出归一化的二阶巴特沃思低通滤波器的系统函数H an (s)。 2. 试用上述指标设计一个二阶巴特沃思模拟低通滤波器,求其系 统函数H a (s),并画出其零极点图。 3. 用双线性变换法将H a (s)转换为数字系统的系统函数H(z)。 4. 画出此数字滤波器的典范型结构流图。 五、 FIR 滤波器设计(本题满分16分,每小问4分) 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( ① )。 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 A 一、选择题(每题3分,共5题) 1、 )6 3()(π-=n j e n x ,该序列是 。 A.非周期序列 B.周期6 π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、 序列)1()(---=n u a n x n ,则)(Z X 的收敛域为 。 A.a Z < B.a Z ≤ C.a Z > D.a Z ≥ 3、 对)70() (≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作20 点 DFT ,得 )(k X 和)(k Y , 19,1,0),()()( =?=k k Y k X k F ,19,1,0)],([)( ==n k F IDFT n f , n 在 范围内时,)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、 )()(101n R n x =,)()(72n R n x =,用DFT 计算二者的线性卷积,为使计算量尽可能的少,应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 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)(-------= 数字信号处理习题集 第一章习题 1、已知一个5点有限长序列,如图所示,h (n )=R 5(n )。(1)用写出的 ()n δ()x n 函数表达式;(2)求线性卷积*。 ()y n =()x n ()h n 2、已知x (n )=(2n +1)[u (n +2)-u (n -4)],画出x (n )的波形,并画出x (-n )和x (2n )的波形。 3、判断信号是否为周期信号,若是求它的周期。3()sin 7 3x n n π π??=+ ???4、判断下列系统是否为线性的,时不变的,因果的,稳定的? (1),(2)2()(3)y n x n =-0()()cos() y n x n n ω=5、已知连续信号。()2sin(2),3002 a x t ft f Hz π π=+=(1)求信号的周期。 ()a x t (2)用采样间隔T=0.001s 对进行采样,写出采样信号的表达式。()a x t ?()a x t (3)写出对应于的时域离散信号的表达式,并求周期。?()a x t ()x n 6、画出模拟信号数字处理的框图,并说明其中滤波器的作用。 第二章习题 1、求下列序列的傅立叶变换。 (1), (2)11()333n x n n ?? =-≤ ? ?? [] 2()()()n x n a u n u n N =--2、已知理想低通滤波器的频率响应函数为:为整数,000(),0j n j e H e n ωωωωωωπ-?≤≤?=? <≤?? c c 求所对应的单位脉冲响应h (n )。 3、已知理想高通滤波器的频率响应函数为:,求所对应 0()1j H e ω ωωωωπ ?≤≤?=? <≤?? c c 的单位脉冲响应h (n )。 4、已知周期信号的周期为5,主值区间的函数值=,求该周期信号的 ()(1)n n δδ+-离散傅里叶级数和傅里叶变换. 5、已知信号的傅立叶变换为,求下列信号的傅立叶变换。 ()x n ()j X e ω(1) (2)(3)x n -*() x n -6、已知实因果信号如图所示,求和。 ()x n ()e x n ()o x n 7、已知实因果信号的偶分量为{-2,-3,3,4,1,4,3,-3,-2},求信号。 ()x n ()x n 8、已知信号,对信号采样,得到时域采样信号和时()cos(2100),300a s x t t f Hz π==?()a x t 域离散信号x(n),求: (1)写出信号的傅里叶变换. ()a x t数字信号处理试卷
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