《信号分析与处理》2
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信号分析与处理答案第二版HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第二章习题参考解答求下列系统的阶跃响应和冲激响应。
(1)解当激励为时,响应为,即:由于方程简单,可利用迭代法求解:,,…,由此可归纳出的表达式:利用阶跃响应和冲激响应的关系,可以求得阶跃响应:(2)解 (a)求冲激响应,当时,。
特征方程,解得特征根为。
所以:…(2.1.2.1)通过原方程迭代知,,,代入式(2.1.2.1)中得:解得,代入式(2.1.2.1):…(2.1.2.2)可验证满足式(2.1.2.2),所以:(b)求阶跃响应通解为特解形式为,,代入原方程有,即完全解为通过原方程迭代之,,由此可得解得,。
所以阶跃响应为:(3)解(4)解当t>0时,原方程变为:。
…(2.1.3.1)…(2.1.3.2)将(2.1.3.1)、式代入原方程,比较两边的系数得:阶跃响应:求下列离散序列的卷积和。
(1)解用表格法求解(2)解用表格法求解(3)和如题图2.2.3所示解用表格法求解(4)解(5)解(6)解参见右图。
当时:当时:当时:当时:当时:(7) ,解参见右图:当时:当时:当时:当时:当时:(8) ,解参见右图当时:当时:当时:当时:(9) ,解(10),解或写作:求下列连续信号的卷积。
(1) ,解参见右图:当时:当时:当时:当时:当时:当时:(2) 和如图2.3.2所示解当时:当时:当时:当时:当时:(3) ,解(4) ,解(5) ,解参见右图。
当时:当时:当时:当时:(6) ,解(7) ,解(8) ,解(9) ,解试求题图示系统的总冲激响应表达式。
解已知系统的微分方程及初始状态如下,试求系统的零输入响应。
(1) ;解,,(2) ;,解,,,,可定出(3) ;,解,,,可定出某一阶电路如题图所示,电路达到稳定状态后,开关S 于时闭合,试求输出响应。
解由于电容器二端的电压在t=0时不会发生突变,所以。
2-1 画出下列各时间函数的波形图,注意它们的区别1)x 1(t) = sin Ω t ·u(t )2)x 2(t) = sin[ Ω ( t – t 0 ) ]·u(t )3)x 3(t) = sin Ω t ·u ( t – t 0 )-14)x2(t) = sin[ ( t – t0) ]·u( t – t0)2-2 已知波形图如图2-76所示,试画出经下列各种运算后的波形图(1)x ( t-2 )(2)x ( t+2 )(3)x (2t)(4)x ( t/2 )(5)x (-t)(6)x (-t-2)(7)x ( -t/2-2 )(8)dx/dt2-3 应用脉冲函数的抽样特性,求下列表达式的函数值(1)⎰+∞∞--)(0t t x δ(t) dt = x(-t 0) (2)⎰+∞∞--)(0t t x δ(t) dt = x(t 0) (3)⎰+∞∞--)(0t t δ u(t -20t ) dt = u(2t )(4)⎰+∞∞--)(0t t δ u(t – 2t 0) dt = u(-t 0) (5)()⎰+∞∞--+t etδ(t+2) dt = e 2-2(6)()⎰+∞∞-+t t sin δ(t-6π) dt =6π+21(7) ()()[]⎰+∞∞-Ω---dt t t t e tj 0δδ=()⎰+∞∞-Ω-dt t etj δ–⎰+∞∞-Ω--dt t t e t j )(0δ= 1-0t j eΩ- = 1 – cos Ωt 0 + jsin Ωt 02-4 求下列各函数x 1(t)与x 2(t) 之卷积,x 1(t)* x 2(t) (1) x 1(t) = u(t), x 2(t) = e -at · u(t) ( a>0 ) x 1(t)* x 2(t) =⎰+∞∞---ττττd t ue u a )()( =⎰-ta d e 0ττ = )1(1ate a--x 1(t)* x 2(t) =ττδτδτπd t t u t )]1()1([)]()4[cos(---+-+Ω⎰+∞∞-= cos[Ω(t+1)+4π]u(t+1) – cos[Ω(t-1)+4π]u(t-1)(3) x 1(t) = u(t) – u(t-1) , x 2(t) = u(t) – u(t-2) x 1(t)* x 2(t) =⎰+∞∞-+-----τττττd t u t u u u )]1()()][2()([当 t <0时,x 1(t)* x 2(t) = 0 当 0<t <1时,x 1(t)* x 2(t) =0td τ⎰ = t 当 1<t <2时,x 1(t)* x 2(t) =21d τ⎰= 1当 2<t<3时,x 1(t)* x 2(t) = 12t d τ-⎰=3-t 当 3<t 时,x 1(t)* x 2(t) = 0(4) x 1(t) = u(t-1) , x 2(t) = sin t · u(t) x 1(t)* x 2(t) =⎰+∞∞---ττττd t u u )1( )( )sin(=⎰⎰∞==01-t 01-t 0| cos - d sin 1)d --u(t sin ττττττ= 1- cos(t-1)2-5 已知周期函数x(t)前1/4周期的波形如图2-77所示,根据下列各种情况的要求画出x(t)在一个周期( 0<t<T )的波形(1) x(t)是偶函数,只含有偶次谐波分量f(t) = f(-t), f(t) = f(t ±T/2)(2) x(t)是偶函数,只含有奇次谐波分量 f(t) = f(-t), f(t) = -f(t ±T/2)(3) x(t)是偶函数,含有偶次和奇次谐波分量f(t) = f(-t)(4) x(t)是奇函数,只含有奇次谐波分量f(t) = -f(-t), f(t) = -f(t±T/2)(5) x(t)是奇函数,只含有偶次谐波分量f(t) = -f(-t), f(t) = f(t±T/2)(6) x(t)是奇函数,含有偶次和奇次谐波分量f(t) = -f(-t)2-6 利用信号x(t)的对称性,定性判断图2-78所示各周期信号的傅里叶级数中所含有的频率分量(a)这是一个非奇、非偶、非奇偶谐波函数,且正负半波不对称,所以含有直流、正弦等所有谐波分量,因为去除直流后为奇函数。
第二章习题参考解答2.1 求下列系统的阶跃响应和冲激响应。
(1) )()1(31)(n x n y n y =--解 当激励为)(n δ时,响应为)(n h ,即:)()1(31)(n n h n h δ+-=由于方程简单,可利用迭代法求解:1)0()1(31)0(=+-=δh h ,31)0(31)1()0(31)1(==+=h h h δ,231)1(31)2()1(31)2(⎪⎭⎫ ⎝⎛==+=h h h δ…,由此可归纳出)(n h 的表达式:)()31()(n n h n ε=利用阶跃响应和冲激响应的关系,可以求得阶跃响应:)(])31(2123[311)31(1)31()()(10n k h n s n n k nk nk ε-=--===+=-∞=∑∑(2) )()2(41)(n x n y n y =--解 (a)求冲激响应)()2(41)(n n h n h δ=--,当0>n 时,0)2(41)(=--n h n h 。
特征方程0412=-λ,解得特征根为21,2121-==λλ。
所以: n n C C n h )21()21()(21-+= …(2.1.2.1)通过原方程迭代知,1)0()2(41)0(=+-=δh h ,0)1()1(41)1(=+-=δh h ,代入式(2.1.2.1)中得:121=+C C0212121=-C C 解得2121==C C , 代入式(2.1.2.1):0,)21(21)21(21)(>-+=n n h n n …(2.1.2.2)可验证)0(h 满足式(2.1.2.2),所以:)(])21()21[(21)(n n h n n ε-+=(b)求阶跃响应通解为 n n c C C n s )21()21()(21-+=特解形式为 K n s p =)(,K n s p =-)2(,代入原方程有 141=-K K , 即34=K完全解为34)21()21()()()(21+-+=+=n n p c C C n s n s n s通过原方程迭代之1)0(=s ,1)1(=s ,由此可得13421=++C C134212121=+-C C 解得211-=C ,612=C 。