数字信号处理期末重点复习资料
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1.序列a{n}为{1,2,4},序列b(n)为{4,2,1},求线性卷积a(n)*b(n)答:a(n)*b(n)={4,10,21,10,4}2.序列x1(n)的长度为N1,序列x2(n)的长度为N2,则他们线性卷积长度为多少?答:N1+N2-1第二次1.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。
第三次1.简述时域取样定理的基本内容。
第四次1.δ(n)的Z变换是?答:Z(δ(n))=12.LTI系统,输入x(n)时,输出y(n);输入为3x(n-2),输出为?答:3y(n-2第五次1、已知序列Z变换的收敛域为|z|>2,则该序列为什么序列?答:因果序列加右边序列1.相同的z变换表达式一定对应相同的时间序列吗?答:不一定,因为虽然z变换的表答式相同,但未给定收敛域,即存在因果序列和反因果序列两种情况。
2.抽样序列在单位圆上的z变换,等于其理想抽样信号的傅立叶变换?答:相等,傅里叶变换X(e^jw)=∑+∞∞-(-jwn)x(n)e^而Z变换为X(z)= ∑+∞∞-(-n)x(n)Z^令Z=e^(-jw)即X(z)|z=e^jw=X(e^jw)此时正是对应在单位圆上3.试说明离散傅立叶变换和z变换之间的关系。
答:抽样序列在单位圆上的z变换,等于其理想抽样信号的傅立叶变换。
第七次1.序列的傅里叶变换是频率w的周期函数,周期是2π吗?答:是,X(e^jw)= ∑+∞∞-(-jwn)x(n)e^= ∑+∞∞-+2mπn)x(n)e^-j(w(m为整数)2.x(n)=sinw(n)所代表的序列不一定是周期的吗?答:不一定,在于w(n)是否被2π整除。
第八次1.一个有限长为x(n)=δ(n)+ 2δ(n-5)(1)计算序列x(n)的10点DFT变换(2)前序列y(n)的DFT为y(k)=e^(j2k2π/10)x(k),式中x(k)是x(n)10点离散傅里叶变换,求序列y(n)答:(1)X(k)=∑-=-1)/π2(^)(NnNknjenx=∑=-+9)5/(^5)-2δ(nδ(n)[njwkn e=1+2e^(-jπk)=1+2(-1)^k (k=0,1,2,3……9)(2)y(k)=e^(j2k2π/10)x(k)=W k210-x(k)相当于将序列x(n)向左平移2个单位,即y(n)=δ(n+2)+ 2δ(n-3)第九次1、时间抽取法FFT对两个经时间抽取的n/2点离散序列x(2n)和x(an-1)做DFT,并将结果相加就得一个N点的DFT(x)2、用微处理机对实数序列做谱分析,要求谱分辨率小于等于50HZ,信号最高频率为1KHZ,试确定以下参数;(1)最小记录时间Tpmin(2)最大取样间隔Tmax(3)最小采样点数Nmin答:(1)Tpmin=1/F=1/50=0.02s (2)Tmax=1/2fc=1/2000=0.5ms (3)Nmin=Tpmin/Tmax=40第十次1、8点序列的按时间抽取的DFT-2FFT如何表示?答:第十一次1、已知序列x(n)=4δ(n)+ 3δ(n-1)+ 2δ(n-2)+ δ(n-3),x(k)是x(n)的6点DFT(1)有限长序列y(n)的6点DFT是y(k)= W k46x(k),求y(n)(2)若有限序列w(n)的6点DFT等于x(k)实部w(k)=Re(x(k)),求w(n)答:(1)y(n)=x(n-4)=4δ(n-4)+ 3δ(n-5)+ 2δ(n-6)+ δ(n-7)(2)x(k)=∑=5knNW)(nnx= ∑=5kn63)W-δ(n+2)-2δ(n+1)-3δ(n+4δ(n)n=4+3k6W+22k6W+3k6W又x(k)=4+3-k6W+2-2k6W+-3k6W则w(k)=Re(x(k))=1/2(8+3k6W+22k6W+23k6W+35k6W+24k6W)则w(n)=4δ(n)+ 3/2δ(n-1)+ δ(n-2)+ δ(n-3)+δ(n-4)+ 3/2δ(n-5)第十二次1、用DFT对连续信号进行谱分析的误差问题有哪些?答:由DFT变换的分析法得x(k)看不到Xa(j )的全部频谱特性,而只看到N个离散采样点的谱成于点就产生了所谓的栅栏效应、频谱混叠、截断效应第十三次1、8点序列的按频率抽取的DFT -2FFT如何表示.?答:第十题反过来第十四次1、用差分方程表示系统的直接型和级联型结构y(n)-3/4y(n-1)+1/8y(n-2)=x(n)+1/3x(n-1)①直接型②级联型第十五次1、系统的单位脉冲响应h(n)=2δ(n)+ 3δ(n-1)+ 4δ(n-2)+ 2δ(n-3)+ 0.5δ(n-5),写出系统函数,并画出它的直接型结构答:H(z)=2+3Z^-1+4Z^-2+2Z^-3+0.5Z^-5第十六次1、 简述用双线性法设计IIR 数字低通滤波器的设计步骤? 答:①根据设计要求确定相应的模拟滤波器的传递函数H(z);②再得到数字滤波器的传递函数H(z)=Ha(s)|s=Z/T(1-Z^-1)/(1+Z^-1)=Ha(Z/T(1-Z^-1)/(1+Z^-1)) ③由w=2arctan (T Ω/2)得到低频段接近线性在高频段非线性较为严重对其作预畸变方法,补偿通带截止频率和阻带截止频率分别为Wp ,Ws 预畸变处理距为Ωp ,Ωs第十七次1、 用脉冲响应不变法一个数字滤波器,模拟原型的系统函数为H (s )=(s+a)/[(s+a )^2+b^2]? 答:Ha (s )=2^2)^(b a s a s +++= )(1jb a s A +++ )(2jb a s A -+A1=)(jb a s a s -++|s=-(a+jb )=0.5; A2= )(jb a s as +++|s=-(a-jb )=0.5;则Ha (s )=)(5.1jb a s +++)(5.0jb a s -+,又H (z )=)1^()1(^11--Z T S e A +)1^()2(^12--Z T S e A ,代入H(z)=1^])a -jb ([^15.0--Z T e +1^])a -jb ([^15.0---Z T e第十八次1、 简述用窗函数法设计FIR 数字低通滤波器设计的步骤? ① 给出设计的滤波器的频率响应函数Ha (e^jw );② 根据允许的过滤带宽积和阻带衰减,选择窗函数和它的宽度N ; ③ 计算设计的滤波器的冲击响应hd (n )Hd (n )=πππ-21Hd (e^jw )e^(jwn)dw ;④ 计算FIR 数字滤波器的单位取样响应h (n ),h (n )=hd (n )w (n )其中w (n )是选择的窗函数;⑤ 计算FIR 数字滤波器的频率响应,验证是否达到所求的指标H (e^jw )=∑-=1N nh(n)e^jw ;⑥ 由H(e^jw)计算幅度响应H(w)和相位响应g (w );第十九次1、 设某FIR 数字滤波器的冲击响应,h(0)=h(7)=1,h(1)=h(6)=3,h(2)=h(5)=5,h(3)=h(4)=6,其他的值h(n)=0,试求H(e^jw)的幅频响应和相频响应表达式,并画出该滤波器流程图的线性相位结构形成?答:h(n)={ 1, 3 , 5 ,6 ,6 ,5 ,3 ,1} 0<=n<=7H(e^jw)= =∑-=1N nh(n)e^jwn=1+3e^-jw+5e^-j2w+6e^-j3w+6e^-j4w+5e^-j5w+3e^-j6w+e^-j7w=e^-7/2jw(e^7/2jw+e^-7/2jw)+3e^-7/2jw(e^5/2jw+e^-5/2jw)+5e^-7/2jw(e^3/2jw+e^-3/2jw)+6e^j7/2w(e^jw/2+e^-jw/2)=[12cos(w/2)+10cos(3w/2)+6cos(5w/2)+2cos(7w/2)] e^-7/2jw则幅频响应:H(w)= 12cos(w/2)+10cos(3w/2)+6cos(5w/2)+2cos(7w/2) 相频响应:w w 2/7)(-=ϕ线性相位结构H(z)=1+3Z^-1+5 Z^-2+6 Z^-3+6 Z^-4+5 Z^-5+3 Z^-6+ Z^-7第二十次1、 用矩形窗设计线性相位低通滤波器,逼近滤波器传递函数为Hd(e^jw)=e^-jwa 0<=|w|<=wc Hd(e^jw)=0 wc<=|w|<=π (1) 求出相应的理想低通的单位脉冲响应hd (n )(2) 求出矩形窗设计法的h (n )表达式,确定a 和N 的关系 (3) N 取奇数或偶数的滤波器特性有什么影响? 答:(1)hd (n )=π21⎰--ππjwndw e jw e Hd ^)^(=π21⎰--wcwc jwndw jwae e ^^=)()](sin[a n a n wc --π(2)要满足线性相位条件,则a=21-N ,则Nπ4<=8πN>=32 则 h (n )=hd (n )RN (n )=)()](sin[a n a n wc --π RN (n )=⎪⎩⎪⎨⎧--0)()](sin[a n a n wc π2/)1(,10其他-=-<=<=N a N n(4) N 为奇数时:Hg(w)关于w=0,π,2 π偶对称,可实现各类幅频特性;N 为偶数时:Hg (w )关于w= π对称即幅度响应函数Hg (w )=0,则 实现高通带阻滤波特性。
数字信号处理总复习第1章时域离散信号与系统1.1信号:传载信息的函数。
(1)模拟信号:在规定的连续时间内,信号的幅值可以取连续范围内的任意值,如正弦、指数信号等,即时间连续、幅值连续的信号。
(2)时域连续信号:在连续时间范围内定义的信号,信号的幅值可以是连续的任意值,也可以是离散(量化)的。
模拟信号是连续信号的特例,一般可以通用。
(3)时域离散信号:在离散的时间上定义的信号,独立(自)变量仅取离散值。
其幅值可以是连续的,也可以是离散(量化)的。
如理想抽信号是典型的离散信号,其幅值是连续的。
(4)数字信号:是量化的离散信号,或时间与幅值均离散的信号,即时间离散幅度被量化的信号为数字信号。
1.2 序列1.2.1序列的定义离散时闻信号可用序列来表示。
序列是一串以序号为自变量的有序数字的集合,简写作x(n)。
x(n)可看作对模拟信号x a(n)的脉冲,即x(n)=x a(n)也可以看作一组有序的数据集合。
1.2.2常用的序列(熟练掌握)数字信号处理中常用的典型序列列举如下:1.单位脉冲序列 2. 单位阶跃序列 3. 矩形序列 4. 实指数序列 5. 复指数序列 6. 正弦7. 周期序列及判别 1.2.3 序列运算(掌握) 1.3 时域离散系统(掌握特性) 1.4 卷积(掌握)例1.4-1、例1.4-21、图表法;2、表格阵法;3、相乘对位相加法;4、卷积的性质(了解)。
1.5 常系数线性差分方程1.6 数字化处理方法 理解物理概念及采样过程:熟练掌握采样定理:()()r n x b k n y a r Mr k Nk -=-∑∑==00()()()k n y a r n x b n y k Nk r M r ---=∑∑==1或:1.6-8、9式第2章 Z 变换与离散系统的频域分析2.1 Z 变换z 变换的定义可由抽样信号的拉氏变换引出的定义及过程。
2.2.1 Z 变换的收敛区理解Z 变换的收敛区的概念。
线性系统:系统的输入、输出之间满足线性叠加原理的系统。
时不变系统:若系统对输入信号的运算关系][∙T 在整个运算过程中不随时间变化,或者说系统对于输入信号的响应与信号加于系统的时间无关。
时域离散线性时不变系统:同时满足线性和时不变特性的系统。
系统的因果性:如果系n 时刻的输出只取决于n 时刻以及n 时刻以前的输入序列,而和n 时刻以后的输入序列无关,满足00)(<=n n h ,式的序列称为因果序列, 因果系统的单位脉冲响应必然是因果序列 稳定系统:是指对有界输入,系统输出也是有界的。
系统稳定的充分必要条件:系统的单位脉冲响应绝对可和 ,∞<∑∞-∞=n n h ][ 线性移不变系统是因果稳定系统的充要条件:|()|n h n ∞=-∞<∞∑,()0,0h n n =<采样定理表示的是采样信号X (t)的频谱与原模拟信号X (t )的频谱之间的关系,以及由采样信号不失真地恢复原模拟信号的条件。
采样以后的频谱与原频谱的关系:1.采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的2.理想低通滤波器从采样信号中不失真地提取原模拟信号−−→−)(t x a −→− −→− −→− −→−−→− 预滤:在采样之前加一抗混叠的低通滤波器,滤去高于的一些无用的高频分量,以及滤除其他的一些杂散信号。
A/DC :将模拟信号转换成数字信号,分为采样和量化两个过程。
数字信号处理:对采样信号进行处理。
D/AC :将数字信号转换成模拟信号,包括解码器、零阶保持器和平滑滤波器。
平滑滤波:滤除多余的高频分量,对时间波形其平滑作用。
信号与系统的分析方法有时域分析方法和频域分析方法。
序列的共轭对称性设序列满足)()(*n x n x e e -=,则称为共轭对称序列。
其中)()()(n jx n x n x ei er e +=、)()()(***n jx n x n x ei er e ---=-,共轭对称序列其实部是偶函数(即)()(*n x n x erer -=),而虚部是奇函数(即)()(*n x n x ei ei --=)。
1正弦序列数字频率与模拟角频率Ω的关系为=ΩT,模拟角频率Ω与序列的数字频率成线性关系。
=Ω/Fs表示数字域频率是模拟角频率对采样频率的归一化频率。
2线性系统T[x1(n)+x2(n)]=y1(n)+y2(n)表征线性系统的可加性;T[ax1(n)]=ay1(n)表征线性系统的比例性或齐次性(a位常数)。
y(n)=T[ax1(n)+bx2(n)]=ay1(n)+by2(n3检查仪的系统是否是时不变系统,就是检查其是否满足y(n)=T[x(n)] y(n-n0)= T[x(n-n0)]4线性时不变系统具有因果性的充分必要条件是系统的单位脉冲响应满足下式:h(n)=0 n<05系统稳定的充分必要条件是系统的单位脉冲响应绝对可和,用公式表示为系统稳定的条件是H(z)的收敛域包含单位圆。
如果系统因果且稳定,收敛域包含点和单位圆,那么收敛域可表示为r<≤ 0<r<1 这样H(z)的极点集中在单位圆的内部。
最小相位系统:如果因果稳定系统H(z)的所有零点都在单位圆内,则称之为“最小相位系统”特点:1、任何一个非最小相位系统的系统函数H(z)均可由一个最小相位系统(z)和一个全通系统(z)级联而成,即H(z)=(z)(z) 2、在幅频响应特性相同的所有因果稳定系统集中,最小相位系统的相位延迟最小。
3最小相位系统保证其逆系统存在。
、6FT[x(n)]存在的哇充分条件是序列x(n)绝对可和,既满足下式:7序列x(n)的Z变换定义为X(z)式中z是一个复变量,它所在的复平面称为z平面。
Z变化存在的条件是等号右边级数收敛,要求级数绝对可和,即. Z变量取值的域称为收敛域,一般收敛域位环状域,即8用DFT进行谱分析产生误差的现象:1、混叠现象。
2、栅栏效应。
3、阶段效应。
原因:1、泄露2、谱间干扰。
循环卷积等于线性卷积的条件是L≥N+M-19 DIT-FFT算法的分解过程可见,N=时,其运算流图应有M级蝶形,每一级都有N/2个蝶形运算构成。
1、对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 离散 信号,再进行幅度量化后就是 数字信号。
2、若线性时不变系统是有因果性,则该系统的单位取样响应序列h(n)应满足的充分必要条件是 当n<0时,h(n)=0 。
3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆 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 ≥8 时,二者的循环卷积等于线性卷积。
5、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 ()n h n ∞=-∞<∞∑6、用来计算N =16点DFT ,直接计算需要(N 2)16*16=256_次复乘法,采用基2FFT算法,需要__(N/2 )×log 2N =8×4=32 次复乘法。
7、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,_级联型_和 并联型_四种。
8、IIR 系统的系统函数为)(z H ,分别用直接型,级联型,并联型结构实现,其中并联型的运算速度最高。
9、数字信号处理的三种基本运算是:延时、乘法、加法10、两个有限长序列 和 长度分别是 和 ,在做线性卷积后结果长度是__N 1+N 2-1_。
11、N=2M 点基2FFT ,共有 M 列蝶形,每列有N/2 个蝶形。
12、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 互为倒数的共轭对13、数字信号处理的三种基本运算是: 延时、乘法、加法14、在利用窗函数法设计FIR 滤波器时,窗函数的窗谱性能指标中最重要的是___过渡带宽___与__阻带最小衰减__。
16、_脉冲响应不变法_设计IIR 滤波器不会产生畸变。
17、用窗口法设计FIR 滤波器时影响滤波器幅频特性质量的主要原因是主瓣使数字滤波器存在过渡带,旁瓣使数字滤波器存在波动,减少阻带衰减。
18、单位脉冲响应分别为 和 的两线性系统相串联,其等效系统函数时域及频域表达式分别是h(n)=h1(n)*h2(n),=H1(ej ω)×H2(ej ω)。
一、选择题1.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7, 5点圆周卷积的长度是5。
DA. 5,5B. 6,5C. 6,6D. 7,52.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 ) A. B.C. D.3.关于窗函数设计法中错误的是: D A. 窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小;B. 窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关;C. 为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加;D.窗函数法不能用于设计高通滤波器;4.若一模拟信号为带限,且对其抽样满足奈奎斯特采样定理,则只要将抽样信号通过( A )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5. 一个序列)(n x 的离散傅里叶变换的变换定义为A 。
A.∑∞-∞=-=njn j e n x e X ωω)()( B.∑-=-=10/2)()(N nNnk j e n x k X πC.∑∞-∞=-=nnz n x z X )()( D.∑-=-=10)()(N nknnk W A n x z X 。
6.离散序列x(n)为实、偶序列,则其频域序列X(k)为:( A )A .实、偶序列 B. 虚、偶序列C .实、奇序列 D. 虚、奇序列7. 在基2 DIT-FFT 运算时,需要对输入序列进行倒序,若进行计算的序列点数N=16,倒序前信号点序号为8,则倒序后该信号点的序号为( C )A. 8B. 16C. 1D. 48. 如题图所示的滤波器幅频特性曲线,可以确定该滤波器类型为(C)A.低通滤波器B.高通滤波器C.带通滤波器D.带阻滤波器9.在IIR数字滤波器结构中,能通过单独调整系数来调整一对零点或极点的结构是(C)A.直接I型B.直接II型C.级联型D.并联型10.δ(n)的z变换是AA. 1B.δ(w)C. 2πδ(w)D. 2π11.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 s与信号最高频率f max关系为:AA. f s≥2f maxB. f s≤2 f maxC. f s≥f maxD. f s≤f max12.无限长单位冲激响应(IIR)滤波器的结构是C型的。
一、填空题1、(2分) 序列的Z变换是:2、(2分) 的Z变换为__________3、(2分) 根据系统函数表达式,满足条件__________不等于零时,系统被称为IIR系统。
4、(4分) 根据系统函数表达式,当满足条件____________=0和_______=1时,系统称为FIR系统5、(2分) 系统频率响应和系统函数H(Z)的关系是________6、(2分) 系统函数H(z)的定义式为__________7、(2分)8、(4分) 线性相位FIR数字滤波器的第二类线性相位表达式为__________________ ,满足第二类线性相位的充分必要条件是:h(n)是______且_________9、(4分) 线性相位FIR数字滤波器的第一类线性相位表达式为__________________,满足第一类线性相位的充分必要条件是:h(n)是_______ 且_________。
10、(4分) 设序列长度N=16,按DIT-FFT做基2FFT运算,则其运算流图有______级碟形,每一级由_______个碟形运算构成11、(4分) 如果序列的长度为M,则只有当____________________ 时,才可由频域采样恢复原序列,否则产生______现象.12、(2分) 因果稳定离散系统的系统函数的全部极点都落在Z平面的__________________13、(2分)14、(4分) 如果通用计算机的速度为平均每次复数乘需要5μs,每次复数加需要1μs,则在此计算机上计算2.^10点的基2FFT需要______级蝶形运算,总的运算时间是______μs 15、(2分) 无限长单位冲激响应滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,______和______四种16、(2分)17、(4分) 对长度为N的序列x(n)圆周移位m位得到的序列用xm(n)表示,其数学表达式为Xm(n)=__________,它是__________序列18、(2分) DFT与DFS有密切关系,因为有限长序列可以看成周期序列的__________,而周期序列可以看成有限长序列的__________。
绪论:本章介绍数字信号处理课程的基本概念。
0.1信号、系统与信号处理1.信号信号是信息的载体。
分类:模拟信号、量化信号、抽样信号和数字信号。
2.系统系统定义为处理(或变换)信号的物理设备,或者说,凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备都称为系统。
3.信号处理信号处理即是用系统对信号进行某种加工。
包括:滤波、分析、变换、综合、压缩、估计、识别等等。
所谓“数字信号处理”,就是用数值计算的方法,完成对信号的处理。
通过处理,往往可以达到两个目的:(1)对信号在时域及变换域内的特性进行分析,以便对信号有更清楚的认识。
(2)对信号实施处理,以改善其性能,比如滤波。
0.2数字信号处理系统的基本组成0.3数字信号处理的特点(1)灵活性。
(2)高精度和高稳定性。
(3)便于大规模集成。
(4)对数字信号可以存储、运算、系统可以获得高性能指标。
0.4数字信号处理基本学科分支数字信号处理(DSP)一般有两层含义,一层是广义的理解,为数字信号处理技术——Digital Signal Processing,另一层是狭义的理解,为数字信号处理器——Digital Signal Processor。
0.5课程内容该课程在本科阶段主要介绍以傅里叶变换为基础的“经典”处理方法,包括: (1)离散傅里叶变换及其快速算法。
(2)滤波理论(线性时不变离散时间系统,用于分离相加性组合的信号,要求信号频谱占据不同的频段)。
在研究生阶段相应课程为“现代信号处理”(Advanced Signal Processing)。
信号对象主要是随机信号,主要内容是自适应滤波(用于分离相加性组合的信号,但频谱占据同一频段)和现代谱估计。
一、重点与难点1.信号及其分类;2.数字信号处理系统的基本组成。
二、具体讲解1.信号及其分类信号是信息的载体,以某种函数的形式传递信息。
这个函数可以是时间域、频率域或其它域,但最基础的域是时域。
分类:周期信号/非周期信号确定信号/随机信号能量信号/功率信号连续时间信号/离散时间信号/数字信号按自变量与函数值的取值形式不同分类:2.数字信号处理系统的基本组成数字信号处理就是用数值计算的方法对信号进行变换和处理。
《数字信号处理》期末考试复习题库一、选择题1. δ(n)的z 变换是( A )。
A. 1B.δ(w)C. 2πδ(w)D. 2π2. )(ωj e H 以数字角频率ω的函数周期为( B )。
A.2B. π2C. j π2D.不存在3. 序列x(n)=cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛n 8π3的周期为( C ) A.3 B.8C.16D.不存在 4. 已知某序列Z 变换的收敛域为6>|z|>4,则该序列为( D )A.有限长序列B.右边序列C.左边序列D.双边序列5. 线性移不变系统的系统函数的收敛域为|Z|>5,则可以判断系统为( B )A.因果稳定系统B.因果非稳定系统C.非因果稳定系统D.非因果非稳定系统6. 下面说法中正确的是( B )A.连续非周期信号的频谱为非周期离散函数B.连续周期信号的频谱为非周期离散函数C.离散非周期信号的频谱为非周期离散函数D.离散周期信号的频谱为非周期离散函数7. 若离散系统为因果系统,则其单位取样序列( C )。
A. 当n>0时, h(n)=0B. 当n>0时, h(n)≠0C. 当n<0时, h(n)=0D. 当n<0时, h(n)≠08. 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 与信号最高频率fm 关系为( A )。
A. fs ≥2fmB. fs ≤2fmC. fs ≥fmD. fs ≤fm9. 序列x (n )的长度为4,序列h (n )的长度为3,则它们线性卷积的长度和5 点圆周卷积的长度分别是( B ) 。
A. 5, 5B. 6, 5C. 6, 6D. 7, 510. 若离散系统的所有零极点都在单位圆以内,则该系统为( A )。
A. 最小相位超前系统B. 最大相位超前系统C. 最小相位延迟系统D. 最大相位延迟系统11. 处理一个连续时间信号,对其进行采样的频率为3kHz ,要不失真的恢复该连续信号,则该连续信号的最高频率可能是为( B )A. 6kHzB. 1.5kHzC. 3kHzD. 2kHz12.下列序列中______为共轭对称序列。
数字信号处理期末复习一、填空、选择、判断: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. 线性时不变系统离散时间因果系统的系统函数为252)1(8)(22++--=z z z z z H ,则系统的极点为 2,2121-=-=z z ;系统的稳定性为不稳定。
3. 对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是时域离散信信号,再进行幅度量化后就是数字信号。
4. 单位脉冲响应不变法缺点频谱混迭,适合____低通带通滤波器设计,但不适合高通带阻滤波器设计。
5. 请写出三种常用低通原型模拟滤波器特沃什滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器。
6. FIR 数字滤波器的单位取样响应为h(n), 0≤n≤N -1, 则其系统函数 H(z)的极点在 z=0 是 N-1 阶的。
7. 对于N 点(N =2L )的按时间抽取的基2FFT 算法,共需要作2/NlbN 次复数乘和 _NlbN 次复数加。
8. 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与信号最高频率f max 关系为: fs>=2f max 。
9. 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。
10. 有限长序列x(n)的8点DFT 为X (K ),则X (K )=()70()nk N n X k x n W ==∑。
11. 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现象。
12. 若数字滤波器的单位脉冲响应h (n )是奇对称的,长度为N ,则它的对称中心是 (N-1)/2 。
13. 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。
数字信号处理复习资料第一章 时域离散信号和时域离散系统 一、常用的典型序列 1. 单位采样序列δ(n )单位采样序列也称为单位脉冲序列,特点是仅在n =0时取值为1,其它均为零。
它类似于模拟信号和系统中的单位冲激函数δ(t ),但不同的是δ(t )在t =0时,取值无穷大,t ≠0 时取值为零,对时间t 的积分为1。
单位采样序列和单位冲激信号如图1.2.2所示。
图1.2.2(a)单位采样序列; (b)单位冲激信号2. 单位阶跃序列u (n ) 单位阶跃序列如图1.2.3所示。
它类似于模拟信号中的单位阶跃函数u (t )。
δ(n )与u (n )之间的关系如下列式所示:图1.2.3 单位阶跃序列 3. 矩形序列R N (n )式中,N 称为矩形序列的长度。
当N =4时,R 4(n )的波形如图1.2.4所示。
矩形序列可用单位图1.2.4 矩形序列*4. 实指数序列x (n )=a n u (n )a⎩⎨⎧≠==0 001)(n n nδnt( a )( b )⎩⎨⎧<≥=0 001)(n n n u )1()()(--=n u n u n δ∑∞=-=0)()(k k n n uδn ⎩⎨⎧-≤≤=nN n n R N 其它 010 1)()()()(N n u n u n R N--=n n x )j (0e)(ωσ+=如果|a |<1, x (n )的幅度随n 的增大而减小,称x (n )为收敛序列;如果|a |>1,则称为发散序列。
其波形如图1.2.5所示。
图1.2.5 实指数序列*5.正弦序列式中, 称为正弦序列的数字域频率(也称数字频率),单位是弧度(rad),它表示序列变化*6. 复指数序列复指数序列用下式表示:式中, ω0为数字域频率。
二、线性时不变系统的判断(计算题) 1、系统的输入、输出之间满足线性叠加原理的系统称为线性系统。
设x 1(n )和x 2(n )分别作为系统的输入序列,其输出分别用y 1(n )和y 2(n )表示,即那么线性系统一定满足下面两个公式:可加性 比例性或齐次性 式中a 是常数。
数字信号处理复习(适合期末考试)1如果信号的自变量和函数值都取连续值,则称这种信号为模拟信号或者称为时域连续信号,例如语言信号、温度信号等;2如果自变量取离散值,而函数值取连续值,则称这种信号称为时域离散信号,这种信号通常来源于对模拟信号的采样;3如果信号的自变量和函数值均取离散值,则称为数字信号。
4数字信号是幅度量化了的时域离散信号。
5如果系统n 时刻的输出只取决于n 时刻以及n 时刻以前的输入序列,而和n 时刻以后的输入序列无关,则称该系统为因果系统。
6线性时不变系统具有因果性的充分必要条件是系统的单位脉冲响应满足下式:________。
7序列x (n )的傅里叶变换X (e j ω)的傅里叶反变换为:x (n )=IFT[X (e j ω)]=————————8序列x (n )的傅里叶变换X (e j ω)是频率的ω的周期函数,周期是2π。
这一特点不同于模拟信号的傅里叶变换。
9序列x (n )分成实部与虚部两部分,实部对应的傅里叶变换具有共轭对称性,虚部和j 一起对应的傅里叶变换具有共轭反对称性。
10序列x (n )的共轭对称部分x e (n )对应着X (e j ω)的实部X R (e j ω),而序列x (n )的共轭反对称部分x o (n )对应着X (e j ω)的虚部(包括j)。
11时域离散信号的频谱也是模拟信号的频谱周期性延拓,周期为TF s s ππ22==Ω,因此由模拟信号进行采样得到时域离散信号时,同样要满足采样定理,采样频率必须大于等于模拟信号最高频率的2倍以上,否则也会差生频域混叠现象,频率混叠在Ωs/2附近最严重,在数字域则是在π附近最严重。
12因果(可实现)系统其单位脉冲响应h (n )一定是因果序列,那么其系统函数H (z )的收敛域一定包含∞点,即∞点不是极点,极点分布在某个圆内,收敛域在某个圆外。
13系统函数H (z )的极点位置主要影响频响的峰值位置及尖锐程度,零点位置主要影响频响的谷点位置及形状。
《数字信号处理》复习提纲绪论1.数字信号的概念;2.数字信号与模拟信号的优缺点比较。
第1章 时域离散信号和时域离散系统 1.时域离散信号(序列)的三种表示方法。
2.七种常用典型序列。
3.单位采样序列、矩形序列与单位阶跃序列之间的关系(公式表示)。
4.信号分析中一个很有用的公式:对于任意序列)(n x ,可以用单位采样序列的移位加权和表示,即∑∞-∞=-=m m n m x n x )()()(δ5.序列的运算有:加法、乘法、移位、翻转、尺度变换。
其中 对于移位序列)(0n n x -,00>n 时,称为)(n x 的延时序列,0<n 时,称为)(n x 的超前序列。
关于尺度变换,)(mn x 是)(n x 序列每隔m 点取一点形成的序列,相当于n 轴的尺度变换。
6.线性系统和时不变系统的判定依据。
7.线性卷积运算公式:∑∞-∞=-==m m n h m x n h n x n y )()()(*)()(8.计算线性卷积的基本运算有翻转、移位、相乘、相加。
(例题1.3.4) 9.如果两个序列的长度分别为N 和M ,那么线性卷积的长度为1-+M N 。
10.线性卷积的两个重要公式:(1)序列)(n x 与单位脉冲序列的线性卷席等于序列本身)(n x :∑∞-∞==-=m n n x m n m x n x )(*)()()()(δδ(2)如果序列与一个移位的单位脉冲序列)(0n n -δ进行线性卷积,就相当于将序列本身移位0n ,如下式:)()(*)(00n n x n n n x -=-δ11.线性时不变系统具有因果性的充分必要条件是系统的脉冲响应满足公式:00)(<=n n h12.系统稳定的充分必要条件是系统的单位脉冲响应绝对可和,公式为:∞<∑∞-∞=n n h )(13.采样定理:采样信号的频率大于等于原信号最高频率的两倍,即满足c sf f 2≥,则采样信号能够恢复原信号而无混叠现象。
《数字信号处理》考试复习资料 一、填空题1.单位采样序列的定义式10()00n n n δ=⎧=⎨≠⎩ 。
单位阶跃序列的定义式⎩⎨⎧<≥=)0(0)0(1)(n n n u2.对一个低通带限信号进行均匀理想采样,当采样频率 大于等于 信号最高频率的两倍时,采样后的信号可以精确地重建原信号。
3.对于右边序列的Z 变换的收敛域是x R ->一个圆的外部 或者 z。
4.根据对不同信号的处理可将滤波器分为 模拟 滤波器和 数字 滤波器。
5.FIR 数字滤波器满足第一类线性相位的充要条件是()(1)h n h N n =--。
6.在实际应用中,在对于相位要求不敏感的场合,如一些检测信号、语音通信等,可以选用IIR (无限冲激响应)数字 滤波器,这样可以充分发挥其经济高效的特点。
7、基2—FFT 算法基本运算单元是 蝶形 运算,一般要求N =2,2M M 为正整数 或者 的正整数幂。
8.若十进制数“1”的二进制表示为“001”,则将它码位倒序后,所表示的十进制数为 4 。
9.满足 叠加原理(或齐次性和可加性) 的系统称为线性系统.10.正弦序列3()cos()74x n A n ππ=+的周期为 14 点,余弦序列2()cos()74x n A n ππ=+的周期为 7 点,正弦序列32()sin()53x n A n ππ=+ 的周期为 10 点.(qp =ωπ2为有理数,周期为p )11、单位阶跃序列()u n 的Z 变换的收敛域为1z >.12.对线性非时变系统,稳定性的充要条件是()n h n ∞=-∞<∞∑,因果性的充要条件是000()0()0n h n n n h n n <=<-=当时,或当时,。
13.在设计IIR 数字滤波器的时候,经常采用的方法是利用现有的 模拟滤波器 设计方法及其相应的转换方法得到数字滤波器.14.已知一个长度为N 的序列()x n ,它的离散傅里叶变换()[()]X k DFT x n ==1()01N kn Nn x n Wk N -=≤≤-∑。
1、对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 离散 信号,再进行幅度量化后就是 数字信号。
2、若线性时不变系统是有因果性,则该系统的单位取样响应序列h(n)应满足的充分必要条件是 当n<0时,h(n)=0 。
3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆 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 ≥8 时,二者的循环卷积等于线性卷积。
5、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()n h n ∞=-∞<∞∑6、用来计算N =16点DFT ,直接计算需要(N 2)16*16=256_次复乘法,采用基2FFT 算法,需要__(N/2 )×log 2N =8×4=32 次复乘法。
7、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,_级联型_和 并联型_四种。
8、IIR 系统的系统函数为)(z H ,分别用直接型,级联型,并联型结构实现,其中 并联型的运算速度最高。
9、数字信号处理的三种基本运算是:延时、乘法、加法 10、两个有限长序列和长度分别是和,在做线性卷积后结果长度是__N 1+N 2-1_。
11、N=2M 点基2FFT ,共有 M 列蝶形,每列有N/2 个蝶形。
12、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 互为倒数的共轭对 13、数字信号处理的三种基本运算是: 延时、乘法、加法14、在利用窗函数法设计FIR 滤波器时,窗函数的窗谱性能指标中最重要的是___过渡带宽___与__阻带最小衰减__。
16、_脉冲响应不变法_设计IIR 滤波器不会产生畸变。
17、用窗口法设计FIR 滤波器时影响滤波器幅频特性质量的主要原因是主瓣使数字滤波器存在过渡带,旁瓣使数字滤波器存在波动,减少阻带衰减。
18、单位脉冲响应分别为和 的两线性系统相串联,其等效系统函数时域及频域表达式分别是h(n)=h1(n)*h2(n),=H1(ej ω)×H2(ej ω)。
19、稳定系统的系统函数H(z)的收敛域包括 单位圆 。
20、对于M 点的有限长序列x(n),频域采样不失真的条件是 频域采样点数N 要大于时域采样点数M 。
1、下列系统(其中y(n)为输出序列,x(n)为输入序列)中哪个属于线性系统?( y(n)=x(n 2) )A.窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小,旁瓣宽度减小B.窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关C.为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加D.窗函数法能用于设计FIR 高通滤波5、因果FIR 滤波器的系统函数H(z)的全部极点都在(z = 0 )处。
6、已知某序列z 变换的收敛域为|z|<1,则该序列为(左边序列)。
7、序列)1()(---=n u a n x n ,则)(Z X 的收敛域为(aZ <。
8、在对连续信号均匀采样时,要从离散采样值不失真恢复原信号,则采样周期T s 与信号最高截止频率f h 应满足关系(Ts<1/(2fh) )9、)()(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(16=N )。
10、线性相位FIR 滤波器有几种类型( 4) 。
11、在IIR 数字滤波器的设计中,用哪种方法只适合于片断常数特性滤波器的设计。
(双线性变换法)12、下列对IIR 滤波器特点的论述中错误的是( C )。
A .系统的单位冲激响应h(n)是无限长的 B.结构必是递归型的 C.肯定是稳定的D.系统函数H(z)在有限z 平面(0<|z|<∞)上有极点 13、有限长序列h(n)(0≤n ≤N-1)关于τ=21-N 偶对称的条件是(h(n)=h(N-n-1))。
14、下列关于窗函数设计法的说法中错误的是( D )。
A.窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小,旁瓣宽度减小B.窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关C.为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加D.窗函数法不能用于设计FIR 高通滤波器15、对于傅立叶级数而言,其信号的特点是(时域连续非周期,频域连续非周期)。
三、判断题1.线性系统必是移不变的。
( F )2.两序列的z 变换形式相同则这两序列也必相同。
( F )3.只要找到一个有界的输入,产生有界输出,则表明系统稳定。
( F ) 4.按时间抽取的基-2FFT 算法的运算量等于按频率抽取的基-2FFT 算法。
T 5.FFT 可用来计算IIR 滤波器,以减少运算量。
( F ) 6.两序列的z 变换形式相同则这两序列也必相同。
( F )7.双线性变换法的频率座标变换是线性关系。
( F ) 8.计算N×N 点二维DFT 可用N 个N 点FFT 去完成。
( F ) 9.脉冲响应不变法不能设计高通数字滤波器。
(T)10.双线性变换法是非线性变换,所以用它设计IIR 滤波器不能克服频率响应混叠效应。
(F )四、画图题1、已知有限序列的长度为8,试画出基2 时域FFT 的蝶形图,输出为顺序。
2、已知有限序列的长度为4,试画出基2 时域FFT 的蝶形图,输出为顺序。
3、已知系统)2(61)1(31)(61)2(51)1(1514)(-+-++---=n x n x n x n y n y n y ,用直接Ⅱ型结构实现。
解:212121212.09333.011667.03333.01667.0628305105)(--------+-++=+-++=z z z z z z z z z Hx(n)4、已知滤波器单位取样响应为⎩⎨⎧≤≤=其它,050,2.0)(n n h n ,求其直接型结构流图。
1-z 1-z 1-z 1-z 1-z计算证明题设某线性时不变离散系统的差分方程为 10(1)()(1)()3y n y n y n x n --++=,试求它的单位脉冲响应。
它是不是因果的?它是不是稳定的? 解:对上式两边取Z 变换当ROC :|z|>3时,系统因果不稳定,;当ROC :1/3<|z|<3时,系统非因果稳定,当ROC :|z|<1/3时,系统非因果不稳定,。
2、设)]([)(n x DFT k X =,)(n x 是长为N 的有限长序列。
证明:如果00(),1()(=---=)则X n N x n x 证明:)()()1()()()()0(12120m n 1N 12121010∑∑∑∑∑∑-=-==-=-=-=-==-=−−−−→−---===N m N n N N n N n N n NN n m x n x n N x n x n x W n x X --令3、已知模拟滤波器传输函数为235)(2++=s s s H a ,设s T 5.0=,用脉冲响应不变法和双线性变换法将)(s H a 转换为数字滤波器系统函数)(z H 。
用脉冲响应不变法(令)()(nT Th n h a =)将)(s H a 转换为数字滤波器系统函数)(z H 。
1113122231.015.13679.015.11313)(---------=---=zz z e T z e T z H T T 。
用双线性变换法将)(s H a 转换为数字滤波器系统函数)(z H 。
212121211142.09333.011667.03333.01667.0628305105)()(11--------+-=+-++=+-++==--z z z z z z z z s H z H z z s a 。
4、用矩形窗口设计法设计一个FIR 线性相位低通数字滤波器,已知ωc=0.5π,N=21。
解:写出理想的频响,求得理想冲激响应为 计算得 加矩形窗所以88800.1N ππωπ===∆0.252s p c ωωωπ+==sin[()]1() ()2c d n N h n n ωααπα--==-2()[0.540.46cos()]()1N n n R n N πω=--sin[()]2() [0.540.46cos()](n) N 80()1c N n nh n R n N ωαππα-=-=--5、根据下列技术指标,设计一个FIR 低通滤波器。
通带截止频率ωp=0.2π,通带允许波动A p=0.25dB ;阻带截止频率ωs=0.3π,阻带衰减A s=50dB 。
解:查表可知,海明窗和布拉克曼窗均可提供大于50dB 的衰减。
但海明窗具有较小的过渡带从而具有较小的长度N 。
据题意,所设计的滤波器的过渡带为 利用海明窗设计的滤波器的过渡宽,所以 理想低通滤波器的截止频率为理想低通滤波器的单位脉冲响应为海明窗为则所设计的滤波器的单位脉冲响应为所设计的滤波器的频率响应为0.30.20.1s p ωωωπππ∆=-=-=1()() N j j nn H e h n e ωω--==∑8/Nωπ∆=5、一个数字低通滤波器的截止频率为ωc=0.2π,令采样频率f s =1 kHz 。
(1)如果用脉冲响应不变法来设计,问相应的模拟低通滤波器的截止频率f c 为多少? (2)如果用双线性变换法来设计,问相应的模拟低通滤波器的截止频率f c 为多少? (1)相应的模拟低通滤波器的截止频率 /0.21000200cc s rad/s T ωππΩ==⨯=1002cc Hz f πΩ== (2)相应的模拟低通滤波器的截止频率 2649.84c c tan rad/s 2s T ωΩ== 10.42c c Hz f πΩ== 1.序列()sin(3/5)x n n π=的周期为10。
2.线性时不变系统的性质有 交换结合分配律3.对4()()x n R n =的Z 变换为 ,其收敛域为411,01z z z --->-。
4.抽样序列的Z 变换与离散傅里叶变换DFT 的关系为 k Nj e Z π2= 。
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{0,3,1,-2; n=0,1,2,3}。
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)=()()()y n x n h n =* 。
7.因果序列x(n),在Z →∞时,X(Z)= x(0)。
1.δ(n)的Z 变换是 1.2.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6 3.LTI 系统,输入x (n )时,输出y (n );输入为3x (n-2),输出为(3y (n-2)) 4.下面描述中最适合离散傅立叶变换DFT 的是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6.下列哪一个系统是因果系统BA.y(n)=x(n+2)B.y(n)= cos(n+1)x (n)C.y(n)=x (2n) D.y(n)=x (- n)7.一个线性时不变离散系统稳定的充要条件是其系统函数的收敛域包括B.原点 8.已知序列Z 变换的收敛域为|z |>2,则该序列为 D.因果序列 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,则频域抽样点数N 需满足的条件是 A.N≥M10.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.0 1—5全对6—10全错1.序列的傅立叶变换是频率ω的周期函数,周期是2π。