7月浙江自考数字信号处理试题及答案解析
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浙江省2018年7月自学考试数字信号处理试题
课程代码：02356
一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1.若信号频带宽度有限，要想对该信号抽样后能够不失真地还原出原信号，则抽样频率Ωs
和信号谱的最高频率Ωc 必须满足( ) A.Ωs <Ωc B.Ωs >Ωc
C.Ωs <2Ωc
D.Ωs >2Ωc
2.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?( ) A.y (n )=y (n -1)x (n ) B.y (n )=nx (n ) C.y (n )=x (2n ) D.y (n )=x (n )-y (n -1)
3.序列x (n )=cos ??
?
??n 5π3的周期为( ) A.3 B.5 C.10
D.∞
4.序列x (n )=0.5n u (n )的能量为( ) A.0.5 B.2 C.5
D.∞
5.已知某序列Z 变换的收敛域为∞>|z |>0，则该序列为( ) A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列
D.双边序列
6.序列共轭对称分量的傅里叶变换等于序列傅里叶变换的( ) A.共轭对称分量 B.共轭反对称分量 C.实部
D.虚部
7.线性移不变系统的系统函数的收敛域为|z |<2，则可以判断系统为( ) 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
2 8.下面说法中正确的是( )
A.连续非周期信号的频谱为非周期连续函数
B.连续周期信号的频谱为非周期连续函数
C.离散非周期信号的频谱为非周期连续函数
D.离散周期信号的频谱为非周期连续函数
9.已知序列x (n )=R N (n )，其N 点的DFT 记为X (k )，则X (0)=( ) A.N -1 B.1 C.0
D.N
10.已知符号W N =N
j e
π2-，则
∑-=1
N n nN N
W
=( )
A.0
B.1
C.N -1
D.N
11.已知DFT ［x (n )］=X (k )，0≤n ，k 12.已知N 点有限长序列X (k )=DFT ［x (n )］，0≤n ，k N W -x (n )］=( ) A.X ((k +l ))N R N (k ) B.X ((k -l ))N R N (k ) C.km N W - D.km N W 13.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( ) A.低通滤波器 B.高通滤波器 C.带通滤波器 D.带阻滤波器 14.对5点有限长序列［1 3 0 5 2］进行向右1点圆周移位后得到序列( ) A.［1 3 0 5 2］ B.［2 1 3 0 5］ C.［3 0 5 2 1］ D.［3 0 5 2 0］ 15.下列各种滤波器的结构中哪种不是IIR滤波器的基本结构？( ) A.直接型 B.级联型 C.频率抽样型 D.并联型 二、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。 16.在连续时间范围内定义的信号为模拟信号。( ) 17.稳定系统是指有界输入产生有界输出的系统。( ) 18.因果系统的系统函数H（z），其收敛域为a<|z|。( ) 19.由于频率响应的混叠效应，冲激响应不变法只适应于限带的模拟滤波器。( ) 20.线性相位FIR滤波器的冲激响应h(n)是有限长的（0≤n h(n)=±h(N-n)。( ) 三、填空题(本大题共7小题，每空2分，共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 21.已知序列x(n)=δ(n-1)+δ(n)+δ(n+1)和序列y(n)=δ(n)，计算序列x(n)和序列y(n)的积_________。 22.在连续时间信号的抽样中，将抽样频率的一半称为_________。 23.因果系统是指某时刻的输出只取决于_________时刻的输入的系统。 24.将序列x(n)表示成单位抽样序列δ(n)的移位加权和，即_________。 25.已知线性移不变系统的频率响应H(e jω)=e-j2ω，则输入序列x(n)=e-j0.6πn的稳定输出为_________。 26.傅里叶变换的四种形式_________，_________，_________和_________。 27.下图所示信号流图的系统函数为_________。 四、计算题（本大题共5小题，每小题8分，共40分） 3 4 28.求序列x (n )=0.6n u (n )+2n u (-n -1)的Z 变换。 29.考虑一个因果线性移不变系统的差分方程为 y (n )-16 1y (n -4)=-16 1 x (n )+x (n -4) (1)求该系统的系统函数，画出其极零点图并指出其收敛域； (2)画出系统的级联型结构图； (3）判断该系统是否稳定。 30.将下面FFT 流图的括号中填入正确的内容（注:共有12个空）。 31.对三个正弦信号x a 1（t ）=cos2πt ，x a 2(t )＝-cos6πt ，x a 3(t )=cos10πt 进行理想采样，采样频率为Ωs =8π。试求三个采样输出序列，比较这三个结果，画出波形x a 1(t )，x a 2(t )，x a 3(t )及采样点位置并解释频谱混淆现象。 32.设H a (s )是模拟低通滤波器的系统函数，若H (z )=H a ?? ? ??-+11z z ，问系统函数为H (z )的滤波器是哪一种通带滤波器，为什么？ 语音信号分析与处理 摘要 用MATLAB对语音信号进行分析与处理，采集语音信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析;并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。 数字滤波器是数字信号处理的基础，用来对信号进行过滤、检测和参数估计等处理。IIR数字滤波器最大的优点是给定一组指标时，它的阶数要比相同组的FIR滤波器的低的多。信号处理中和频谱分析最为密切的理论基础是傅立叶变换（FT）。离散傅立叶变换（DFT）和数字滤波是数字信号处理的最基本内容。 关键词：MATLAB;语音信号；加入噪声；滤波器；滤波 1. 设计目的与要求 （1）待处理的语音信号是一个在20Hz~20kHz频段的低频信号。 （2）要求MATLAB对语音信号进行分析和处理，采集语音信号后，在MATLAB平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器进行滤除噪声，恢复原信号。 2. 设计步骤 （1）选择一个语音信号或者自己录制一段语音文件作为分析对象； （2）对语音信号进行采样，并对语音信号进行FFT频谱分析，画出信号的时域波形图和频谱图； （3）利用MATLAB自带的随机函数产生噪声加入到语音信号中，对语音信号进行回放，对其进行FFT频谱分析； （4）设计合适滤波器，对带有噪声的语音信号进行滤波，画出滤波前后的时域波形图和频谱图，比较加噪前后的语音信号，分析发生的变化； （5）对语音信号进行回放，感觉声音变化。 3. 设计原理及内容 3.1 理论依据 （1）采样频率：采样频率（也称采样速度或者采样率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率只能用于周期性采样的采样器，对于非周期采样的采样器没有规则限制。通俗的讲，采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位之间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。 （2）采样位数：即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数。 （3）采样定理：在进行模拟/数字信号的的转换过程中，当采样频率f s.max大于信号中，最高频率f max的2倍时，即：f s.max>=2f max，则采样之后的数字信号完整的保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5~10倍；采样频率又称乃奎斯特定理。 （4）时域信号的FFT分析：信号的频谱分析就是计算信号的傅立叶变换。连续信号与系统的傅立叶分析显然不便于直接用计算机进行计算，使其应用受到限制。而FFT是一种时域和频域均离散化的变换，适合数值计算，成为用计算机分析离 2003年10月高等教育自学考试数字信号处理试题课程代码：02356 二、判断题(判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。每小题2分，共10分) 1.移不变系统必然是线性系统。( ) 2.当输入序列不同时，线性移不变系统的单位抽样响应也不同。( ) 3.离散时间系统的滤波特性可以由其幅度频率特性直接看出。( ) 4.因果稳定系统的系统函数的极点必然在单位圆内。( ) 5.与FIR滤波器相似，I I R滤波器的也可以方便地实现线性相位。( ) 三、填空题(每空2分，共20分) 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__________。 4.一个短序列与一个长序列卷积时，有__________和__________两种分段卷积法。 5.如果通用计算机的速度为平均每次复数乘需要４μs，每次复数加需要1μs，则在此计算机上计算210点的基2FFT需要__________级蝶形运算,总的运算时间是__________μs。 6.在用DFT近似分析连续信号的频谱时,__________效应是指DFT只能计算一些离散点上的频谱。 7.在FIR滤波器的窗函数设计法中，常用的窗函数有__________和__________等等。 2004年1月高等教育自学考试数字信号处理试题 课程代码：02356 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2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( )。 (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 A.Ⅰ、Ⅱ B.Ⅱ、Ⅲ C.Ⅰ、Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 2.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( )。 A.R3(n) B.R2(n) C.R3(n)+R3(n-1) D.R2(n)-R2(n-1) 3.已知序列Z变换的收敛域为｜z｜>1，则该序列为( )。 A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列 《数字信号处理》课程教学大纲 一、课程编号：1100020 二、课程名称：数字信号处理 ( 64学时) Digital Signal Processing 三、课程教学目的 数字信号处理是现代信息处理和传输的基础课程之一，已经成为信号和信息处理、通信和电子、计算机科学和技术等专业的学生需要学习和掌握的基本知识。 本课程以离散时间信号与系统作为对象，在介绍经典理论的基础上，适当引入了现代信号处理的理论与方法以及Matlab仿真分析软件。通过本课程的学习，使得学生能够掌握确定性离散时间信号的频谱分析原理及快速实现方法，数字滤波器的设计及实现方法。使学生能够利用计算机技术来进行数字信号的处理，并根据实际需要分析、设计数字滤波系统。 本课程是进一步学习数字通信、图像处理、随机数字信号处理、无线通信、多媒体通信等专业课程的先修课程。 四、课程教学基本要求 1．掌握离散时间信号和系统的基本标识方法 2．掌握离散时间系统的基本特性、Z变换以及离散时间信号的傅立叶变换（DTFT） 3．掌握离散傅立叶变换（DFT）以及离散傅立叶变换的快速算法（FFT） 4．掌握数字滤波器的设计方法和结构 5．了解多速率信号处理的基本内容 五、教学内容及学时分配（含实验） 理论教学（56学时） 1．绪论2学时数字信号处理的特点、实现和应用 Matlab简介 2．离散时间系统的基本特性及流图10学时抽样与重建 离散系统及其普遍关系 信号流图及Mason公式 离散时间信号的傅立叶变换 Z变换及Z反变换（留数法） Z变换与拉普拉斯、傅立叶变换的关系 离散系统的频域分析 3．离散傅立叶变换及其快速实现14学时DFS的定义及性质 DFT的定义、性质及应用 基2时间抽选法FFT 基2频率抽选法FFT 基4时间抽选法FFT IDFT的快速算法 FFT应用（线性卷积的快速计算、CZT变换） 4．IIR数字滤波器的设计和实现12学时滤波器概述 模拟滤波器的设计 模拟滤波器的数字仿真 冲激响应不变法和双线性变换法的设计 IIR滤波器的频率变换设计 IIR数字滤波器的计算机辅助设计 IIR 滤波器的实现结构 5．FIR数字滤波器的设计10学时线性相位FIR滤波器的条件和特性概述 窗函数法 频率取样法 FIR数字滤波器的优化设计 FIR数字滤波器的实现结构 6．多速率信号的处理基础8学时抽取和内插的时域和变换域描述 抽取滤波器和内插滤波器 多相分解 正交镜像滤波器组 双通道滤波器组 实验教学（8学时） 数字信号处理教案 余月华 课程特点: 本课程是为电子、通信专业三年级学生开设的一门课程，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。本课程将通过讲课、练习使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。课程内容包括：离散时间信号与系统；离散变换及其快速算法；数字滤波器结构；数字滤波器设计；数字信号处理系统的实现等。 本课程逻辑性很强, 很细致, 很深刻；先难后易, 前三章有一定的难度, 倘能努力学懂前三章(或前三章的0080), 后面的学习就会容易一些；只要在课堂上专心听讲, 一般是可以听得懂的, 但即便能听懂, 习题还是难以顺利完成。这是因为数字信号分析技巧性很强, 只了解基本的理论和方法, 不辅以相应的技巧, 是很难顺利应用理论和方法的。论证训练是信号分析课基本的,也是重要的内容之一, 也是最难的内容之一。 因此, 理解证明的思维方式, 学习基本的证明方法, 掌握叙述和书写证明的一般语言和格式, 是信号分析教学贯穿始终的一项任务。 鉴于此, 建议的学习方法是： 预习, 课堂上认真听讲, 必须记笔记, 但要注意以听为主, 力争在课堂上能听懂七、八成。 课后不要急于完成作业, 先认真整理笔记, 补充课堂讲授中太简或跳过的推导, 阅读教科书, 学习证明或推导的叙述和书写。基本掌握了课堂教学内容后, 再去做作业。在学习中, 要养成多想问题的习惯。 课堂讲授方法: 1. 关于教材: 《数字信号处理》 作者 丁玉美 高西全 西安电子科技大学出版社 2. 内容多, 课时紧: 大学课堂教学与中学不同的是每次课介绍的内容很多, 因此, 内容重复的次数少, 讲课只注重思想性与基本思路, 具体内容或推导特别是同类型或较简的推理论证及推导计算, 可能讲得很简, 留给课后的学习任务一般很重。. 3. 讲解的重点: 概念的意义与理解, 理论的体系, 定理的意义、条件、结论、定理证明的分析与思路, 具有代表性的证明方法, 解题的方法与技巧，某些精细概念之间的本质差别. 在教学中, 可能会写出某些定理证明, 以后一般不会做特别具体的证明叙述. 4. 要求、辅导及考试： a. 学习方法: 适应大学的学习方法, 尽快进入角色。 课堂上以听为主, 但要做课堂笔记，课后一定要认真复习消化, 补充笔记，一般课堂教学与课外复习的时间比例应为1 : 3 。 b. 作业: 大体上每两周收一次作业, 一次收清。每次重点检查作业总数的三分之一。 作业的收交和完成情况有一个较详细的登记, 缺交作业将直接影响学期总评成绩。 c. 辅导: 大体两周一次。 d. 考试: 只以最基本的内容进行考试, 大体上考课堂教学和所布置作业的内容。 课程的基本内容与要求 第一章． 时域离散信号与时域离散系统 1. 熟悉6种常用序列及序列运算规则； 2. 掌握序列周期性的定义及判断序列周期性的方法； 3. 掌握离散系统的定义及描述方法（时域描述和频域描述）； 4. 掌握LSI 系统的线性移不变和时域因果稳定性的判定； 第二章 时域离散信号与系统的傅立叶变换分析方法 数字信号处理实验教案 信息工程学院-通信工程教研室 数字信号处理是一门理论和实际密切结合的课程，为深入掌握课程内容，最好在学习理论的同时，做习题和上机实验。上机实验不仅可以帮助读者深入的理解和消化基本理论，而且能锻炼同学们的独立解决问题的能力。本讲义在第三版的基础上编写了五个实验，前2个实验属基础性的验证性实验，第3、4、5个实验属基本应用综合性实验。 实验一离散时间信号的MA TLAB实现 实验二线性卷积与循环卷积的原理及应用 实验三频率采样定理 实验四离散系统的因果性和稳定性及频率响应特性 实验五基于MATLAB的快速傅里叶变换 根据教学进度，理论课结束后进行相关实验。 实验一时域离散信号的产生 一实验目的 (1)了解常用的时域离散信号及其特点。 (2)掌握MATLAB产生常用时域离散信号的方法。 二实验内容 (1) 编写程序，产生下列离散序列： A.f(n)=δ(n) (-3 1. 已知连续信号x(t)是周期为T的周期信号，按照抽样频率f s=对连续信号x(t)抽样后得到 离散时间序列x(n)，则序列x(n)的周期是( ) A.3 B.5 C.15 D.非周期 2. 已知某系统的单位抽样响应h(n)=3n u(n)，则该系统是( ) 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 3.系统输入序列x(n)和输出序列y(n)满足差分方程：y(n)=3x(n)+8，则该系统是( ) A.线性移不变系统 B.非线性移不变系统 C.线性移变系统 D.非线性移变系统 4. 序列x(n)=0.3n u(n)的能量和功率分别记为E和P，则满足条件( ) A.E<∞,P=0 B.E 数字信号处理课程设计教学大纲 课程设计编码：1213261 周数：1 学分：1 适用专业：通信工程、电子信息工程 一、课程设计的性质与任务 1.课程性质： 《数字信号处理》是电子信息工程专业本科学生的集中实践教学环节之一。主要在掌握数字信号基本概念、性质以及数字信号处理的基本方法的基础上，利用自己在数字信号处理课程中所学的知识进行数字滤波器的综合设计。 2.课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。并能够对设计结果加以分析。 3.课程任务： 通过对本门课程设计的学习，使学生深刻掌握数字信号处理的基本原理和基本实现方法；要让学生能够通过动手设计掌握数字信号处理基本实现方法，能够作到举一反三，触类旁通，并为将来的毕业设计作准备。 二、课程设计的内容及其要求 课程设计的主要内容： 1、设计一个数字滤波器（低通、高通、带通、带阻均可）。 2、将待处理信号送入数字滤波器。 3、观察滤波结果。 4、将滤波结果与预期结果比较。 5、分析结果与预期有差异的原因并提出解决方法。 本次课程设计的具体求为： 1、根据具体任务确定自己要设计的数字滤波器的类别； 2、根据具体任务确定所设计的数字滤波器的具体参数指标； 3、根据拟定的滤波器类别和指标设计数字滤波器； 4、利用所设计的数字滤波器对滤波对象进行滤波并检验滤波结果； 设计时可以根据课题需要，要求学生独立完成或分组完成设计任务，至少完成上述内容中的前四项的数字滤波器设计、调试。要求数字滤波器必需能够对待处理信号进行相应的处理，其整个处理过程要能够正确演示，并提交包括下述内容的课程设计总结报告： 1、用户手册：说明如何设计的数字滤波器； 数字信号处理教案 课程特点: 本课程是为电子、通信专业三年级学生开设的一门课程，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。本课程将通过讲课、练习使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。课程内容包括：离散时间信号与系统；离散变换及其快速算法；数字滤波器结构；数字滤波器设计；数字信号处理系统的实现等。 本课程逻辑性很强, 很细致, 很深刻；先难后易, 前三章有一定的难度, 倘能努力学懂前三章(或前三章的0080), 后面的学习就会容易一些；只要在课堂上专心听讲, 一般是可以听得懂的, 但即便能听懂, 习题还是难以顺利完成。这是因为数字信号分析技巧性很强, 只了解基本的理论和方法, 不辅以相应的技巧, 是很难顺利应用理论和方法的。论证训练是信号分析课基本的,也是重要的内容之一, 也是最难的内容之一。 因此, 理解证明的思维方式, 学习基本的证明方法, 掌握叙述和书写证明的一般语言和格式, 是信号分析教学贯穿始终的一项任务。 鉴于此, 建议的学习方法是： 预习, 课堂上认真听讲, 必须记笔记, 但要注意以听为主, 力争在课堂上能听懂七、八成。 课后不要急于完成作业, 先认真整理笔记, 补充课堂讲授中太简或跳过的推导, 阅读教科书, 学习证明或推导的叙述和书写。基本掌握了课堂教学内容后, 再去做作业。在学习中, 要养成多想问题的习惯。 课堂讲授方法: 1. 关于教材: 《数字信号处理》 作者 丁玉美 高西全 西安电子科技大学出版社 2. 内容多, 课时紧: 大学课堂教学与中学不同的是每次课介绍的内容很多, 因此, 内容重复的次数少, 讲课只注重思想性与基本思路, 具体内容或推导特别是同类型或较简的推理论证及推导计算, 可能讲得很简, 留给课后的学习任务一般很重。. 3. 讲解的重点: 概念的意义与理解, 理论的体系, 定理的意义、条件、结论、定理证明的分析与思路, 具有代表性的证明方法, 解题的方法与技巧，某些精细概念之间的本质差别. 在教学中, 可能会写出某些定理证明, 以后一般不会做特别具体的证明叙述. 4. 要求、辅导及考试： a. 学习方法: 适应大学的学习方法, 尽快进入角色。 课堂上以听为主, 但要做课堂笔记，课后一定要认真复习消化, 补充笔记，一般课堂教学与课外复习的时间比例应为1 : 3 。 b. 作业: 大体上每两周收一次作业, 一次收清。每次重点检查作业总数的三分之一。 作业的收交和完成情况有一个较详细的登记, 缺交作业将直接影响学期总评成绩。 c. 辅导: 大体两周一次。 d. 考试: 只以最基本的内容进行考试, 大体上考课堂教学和所布置作业的内容。 课程的基本内容与要求 第一章． 时域离散信号与时域离散系统 1. 熟悉6种常用序列及序列运算规则； 2. 掌握序列周期性的定义及判断序列周期性的方法； 3. 掌握离散系统的定义及描述方法（时域描述和频域描述）； 4. 掌握LSI 系统的线性移不变和时域因果稳定性的判定； 第二章 时域离散信号与系统的傅立叶变换分析方法 实验一 自适应滤波器 一、实验目的 1、掌握功率谱估计方法 2、会用matlab 对功率谱进行仿真 二、实验原理 功率谱估计方法有很多种，一般分成两大类，一类是经典谱估计；另一类是现代谱估计。经典谱估计可以分成两种，一种是BT 法，另一种是周期法；BT 法是先估计自相关函数，然后将相关函数进行傅里叶变换得到功率谱函数。相应公式如下所示： ||1 *0 1 ?()()()(11) ??()(12) N m xx n jwn BT xx m r m x n x n m N P r m e --=∞ -=-∞ =+-=-∑ ∑ 周期图法是采用功率谱的另一种定义，但与BT 法是等价的，相应的功率谱估计如下所示： 2 1 1? ()()01 (13)N jw jwn xx n P e x n e n N N --==≤≤--∑ 其计算框图如下所示： ) (jw xx e ∧ 图1.1周期图法计算用功率谱框图 由于观测数据有限，所以周期图法估计分辨率低，估计误差大。针对经典谱估计的缺点，一般有三种改进方法：平均周期图法、窗函数法和修正的周期图平均法。 三、实验要求 信号是正弦波加正态零均值白噪声，信噪比为10dB，信号频率为2kHZ，取样频率为100kHZ。 四、实验程序与实验结果 （1）用周期图法进行谱估计 A、实验程序： %用周期法进行谱估计 clear all; N1=128;%数据长度 N2=256; N3=512; N4=1024; f=2;%正弦波频率，单位为kHZ fs=100;%抽样频率,单位为kHZ n1=0:N1-1; n2=0:N2-1; n3=0:N3-1; n4=0:N4-1; a=sqrt(20);%由信噪比为10dB计算正弦信号的幅度 浙江省2013年7月高等教育自学考试 数字信号处理试题 课程代码：02356 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。 1. 序列x(n)= n 3 2 ?? ? ?? u(－n)的功率为 A.5 9 B. 9 4 C.4 9 D. 9 5 2.下面说法正确的为 A.x(2n)表示对x(n)每两点之间插入一点，采样频率提高一倍 B.x(2n)表示对x(n)每隔两点抽取一点，采样频率提高一倍 C.x(n 2 )表示对x(n)每两点之间插入一点，采样频率降低一倍 D.x(n 2 )表示对x(n)每两点之间插入一点，采样频率提高一倍 3.双线性变换 A.无混频，相位畸变 B.无混频，线性相位 C.有混频，相位畸变 D.有混频，线性相位 4.有限长序列h(n)(0≤n≤N－1)关于τ=N1 2 - 奇对称的条件是 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) 5.对于x(n)=－ n 1 2 ?? ? ?? u(－n－1)的Z变换， A.零点为z=2，极点为z=1 2 B.零点为z=0，极点为z= 1 2 C.零点为z=1 2 ，极点为z=2 D.零点为z= 1 2 ，极点为z=0 6.对于离散傅立叶级数而言,其信号的特点是 A.时域连续非周期，频域离散周期 B.时域离散周期，频域离散周期 C.时域连续周期，频域离散非周期 D.时域离散非周期，频域连续周期 7.已知线性移不变系统的输入为x(n)= j n 4 e π ，输出y(n)=0.5 j n 4 e π ，则系统的频率响应为 A.H(e jω)=2 B.H(e jω)=－2 C.H(e jω)=1/2 D.H(e jω)=－1/2 8.x(n)=j j n 4 e π 的共轭对称部分是 A.2j B.2 C.1/2 D.0 9.对有限长序列采用圆周卷积代替线性卷积的主要目的是 A.实现快速计算 B.便于理论分析 C.防止信号时域混叠 D.避免混频现象 10.FIR数字滤波器中级联型和直接型(卷积型)相比，级联型 A.所需的乘法次数多 B.所需的乘法次数少 C.便于时分复用 D.便于频分复用 二、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 判断下列各题，在答题纸相应位置正确的涂“A”，错误的涂“B”。 11.设y(n)=kx(n)+b,k>0,b>0为常数，则该系统是移不变（时不变）系统。 12.若系统的单位抽样响应为h(n)=5n u(－n)，则该系统是稳定的。 13.实序列的傅立叶变换是共轭对称的。 14.一般来说，右边序列的Z变换的收敛域一定在模最大的有限极点所在的圆之内。 15.离散时间系统稳定的条件是系统函数的全部极点在单位圆内，FIR系统有时又叫全零点系统,因此其稳定性是不定的。 三、填空题(本大题共8小题，每空2分，共20分) 16.已知系统的单位抽样响应为h(n)，则系统因果的充要条件是________。 17.线性移不变系统的差分方程为y(n)=0.5y(n－1)+bx(n)，使得|(e jω)|ω=0=1的b值是________。 18.序列δ(n)的Z变换的收敛域是________。 19.((32))15=________。 20.x1(n)为N1点序列，x2(n)为N2点序列，将它们补零后变为L点序列，当L≥________时可用圆周卷积代替线性卷积，因为各延拓周期________。 21.设IIR数字滤波器的差分方程形式为 y(n)= N k k1 a y(n k) = - ∑+ M r r0 b x(n r) = - ∑，且N≥M， 则直接II型（典范型）比直接I型节省延时存储单元数为________个。 22.切比雪夫I型滤波器在通带内________变化，过渡带和阻带内________变化。 23.离散时间信号傅立叶变换与其Z变换的关系为________。 《信号与系统》教学大纲 通信工程教研室 电子信息科学与技术教研室 课内学时：54学时 学分：3 课程性质：学科平台课程 开课学期：3 课程代码：181205 考核方式：闭卷 适用专业：通信工程，电子信息工程，电子信息科学与技术，电子科学与技术，物联网工程开课单位：通信工程专业教研室，电子信息科学与技术专业教研室 一、课程概述 《信号与系统》是电子信息类各专业的学科平台课程，该课程的基本任务在于学习信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。主要包括信号的属性、描述、频谱、带宽等概念以及信号的基本运算方法；包括系统的属性、分类、幅频特性、相频特性等概念以及系统的时域分析、傅里叶分析和复频域分析的方法；包括频域分析在采样定理、调制解调、时分复用、频分复用等方面的应用等。使学生掌握从事信号及信息处理与系统分析工作所必备的基础理论知识，为后续课程的学习打下坚实的基础。 二、课程基本要求 1、要求对信号的属性、描述、分类、变换、取样、调制等内容有深刻的理解，重点掌握冲击信号、阶跃信号的定义、性质及和其它信号的运算规则；重点掌握信号的频谱、带宽等概念。 2、掌握信号的基本运算方法，重点掌握卷积运算、正交分解、傅里叶级数展开方法、傅里叶变换及逆变换的运算、拉普拉斯变换及逆变换的运算等。 3、对系统的属性、分类、描述等概念有深刻的理解，重点掌握线性非时变系统的性质，系统的电路、微分方程、框图、流图等描述方法；重点掌握系统的冲击响应、系统函数、幅频特性以及相频特性等概念。 4、对系统的各种分析方法有深刻的理解，重点掌握系统的频域分析方法；重点掌握频域分析方法在采样定理、调制解调、时分复用、频分复用、电路分析、滤波器设计、系统稳定性判定等实际方面的应用。 5、了解信号与系统方面的新技术、新方法及新进展，尤其是时频分析、窗口傅里叶变换以及小波变换的基本概念，适应这一领域日新月异发展的需要。 三、课程知识点与考核目标 1．信号与系统的基本概念 1）要点： （1）信号的定义及属性； （2）信号的描述方法； （3）信号的基本分类方法； （4）几种重要的典型信号的特性； （5）信号的基本运算、分解和变换方法； （6）系统的描述、性质、及分类 （7）线性非时变系统的概念及性质。 2）考核目标： 熟悉信号与系统的基本概念，熟悉信号与系统的基本描述及分类方法，掌握冲击信号及线性 《数字信号处理》课程教学大纲 （10级） 编号：40023600 英文名称：Digital Signal Processing 适用专业：通信工程；电子信息工程 责任教学单位：电子工程系通信工程教研室 总学时：56 学分：3.5 考核形式：考试 课程类别：专业基础课 修读方式：必修 教学目的：数字信号处理是通信工程、电子信息工程专业的一门专业基础课，通过本课程的学习使学生建立数字信号处理的基本概念、掌握数字信号处理的基本理论、基本分析方法和数字滤波器的基本设计方法，具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力，了解数字信号处理的新方法和新技术。为学习后续专业课程和从事数字信号处理方面的研究工作打下基础。 主要教学内容及要求： 1．绪论 了解数字信号处理的特点，应用领域，发展概况和发展局势。 2．时域离散信号和时域离散系统 了解连续信号、时域离散信号和数字信号的定义和相互关系；掌握序列的表示、典型序列、序列的基本运算；掌握时域离散系统及其性质，掌握时域离散系统的时域分析,掌握采样定理、连续信号与离散信号的频谱关系。 3.时域离散信号和系统的频域分析 掌握序列的傅里叶变换(FT)及其性质；掌握序列的Z变换(ZT) 、Z变换的主要性质；掌握离散系统的频域分析；了解梳状滤波器，最小相位系统。 4.离散傅里叶变换（DFT） 掌握离散傅里叶变换(DFT)的定义，掌握DFT、ZT、FT、DFS之间的关系；掌握DFT的性质；掌握频域采样；掌握DFT的应用、用DFT计算线性卷积、用DFT分析信号频谱。 5.快速傅里叶变换（FFT） 熟悉DFT的计算问题及改进途经；掌握DIT-FFT算法及其编程思想；掌握IDFT的高效算法。 6.数字滤波网络 了解滤波器结构的基本概念与分类；掌握IIR-DF网络结构（直接型，级联型，并联型）；掌握FIR-DF网络结构（直接型，线性相位型，级联型，频率采样型，快速卷积型）。 7.无限冲激响应（IIR）数字滤波器设计 熟悉滤波的概念、滤波器的分类及模拟和数字滤波器的技术指标；熟悉模拟滤波器的设计；掌握用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器；掌握用双线性变换法设计IIR数字滤波器。 8.有限冲激响应（FIR）数字滤波器设计 熟悉线性相位FIR数字滤波器的特点；掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法；掌握FIR数字滤波器的频率抽样设计法；了解FIR数字滤波器的切比雪夫最佳一致逼近设计法。 本课程与其他课程的联系与分工：先修课程：信号与系统，复变函数与积分变换，数字电路；后续课程有：DSP原理及应用，语音信号处理，数字图像处理等。 第十章 上机实验 数字信号处理是一门理论和实际密切结合的课程，为深入掌握课程内容，最好在学习理论的同时，做习题和上机实验。上机实验不仅可以帮助读者深入的理解和消化基本理论，而且能锻炼初学者的独立解决问题的能力。本章在第二版的基础上编写了六个实验，前五个实验属基础理论实验，第六个属应用综合实验。 实验一 系统响应及系统稳定性。 实验二 时域采样与频域采样。 实验三 用FFT 对信号作频谱分析。 实验四 IIR 数字滤波器设计及软件实现。 实验五 FIR 数字滤波器设计与软件实现 实验六 应用实验——数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 任课教师根据教学进度，安排学生上机进行实验。建议自学的读者在学习完第一章后作实验一；在学习完第三、四章后作实验二和实验三；实验四IIR 数字滤波器设计及软件实现在。学习完第六章进行；实验五在学习完第七章后进行。实验六综合实验在学习完第七章或者再后些进行；实验六为综合实验，在学习完本课程后再进行。 10.1 实验一: 系统响应及系统稳定性 1.实验目的 （1）掌握 求系统响应的方法。 （2）掌握时域离散系统的时域特性。 （3）分析、观察及检验系统的稳定性。 2.实验原理与方法 在时域中，描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应，在频域可以用系统函数描述系统特性。已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应，本实验仅在时域求解。在计算机上适合用递推法求差分方程的解，最简单的方法是采用MA TLAB 语言的工具箱函数filter 函数。也可以用MATLAB 语言的工具箱函数conv 函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积，求出系统的响应。 系统的时域特性指的是系统的线性时不变性质、因果性和稳定性。重点分析实验系统的稳定性，包括观察系统的暂态响应和稳定响应。 系统的稳定性是指对任意有界的输入信号，系统都能得到有界的系统响应。或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。 实际中检查系统是否稳定，不可能检查系统对所有有界的输入信号，输出是否都是有界输出，或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列，如果系统的输出趋近一个常数（包括零），就可以断定系统是稳定的[19]。系统的稳态输出是指当∞→n 时，系统的输出。如果系统稳定，信号加入系统后，系统输出的开始一段称为暂态效应，随n 的加大，幅度趋于稳定，达到稳态输出。 注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零。 3．实验内容及步骤 （1）编制程序，包括产生输入信号、单位脉冲响应序列的子程序，用filter 函数或conv 函数求解系统输出响应的主程序。程序中要有绘制信号波形的功能。 （2）给定一个低通滤波器的差分方程为 浙江省自考2018年7月数字信号处理试题 课程代码：02356 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.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,则采样角频率ΩS与信号最高截止频率ΩC应满足关系( ) A.ΩS>2ΩC B.ΩS>ΩC C.ΩS<ΩC D.ΩS<2ΩC 2.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?( ) A.y(n)=x2(n) B.y(n)=x(n)x(n+1) C.y(n)=x(n)+1 D.y(n)=x(n)+x(n-1) 3.已知某序列Z变换的收敛域为|Z|>3,则该序列为( ) A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列 4.实序列傅里叶变换的实部和虚部分别为( ) A.偶函数和奇函数 B.奇函数和偶函数 C.奇函数和奇函数 D.偶函数和偶函数 5.已知x(n)=1,其N点的DFT［x(n)］=X(k),则X(0)=( ) A.N B.1 C.0 D.-N 6.设两有限长序列的长度分别是M与N,欲用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的长度至少应取( ) 1 A.M+N B.M+N-1 C.M+N+1 D.2(M+N) 7.如图所示的运算流图符号是_______基 2FFT算法的蝶形运算流图符号。( ) A.按频率抽取 B.按时间抽取 C.A、B项都是 D.A、B项都不是 8.下列各种滤波器的结构中哪种不是IIR滤波器的基本结构?( ) 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 C.容易产生频率混叠效应 D.可以用于设计高通和带阻滤波器 10.下列关于窗函数设计法的说法中错误的是( ) A.窗函数的长度增加,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.对于长度固定的窗,只要选择合适的窗函数就可以使主瓣宽度足够窄,旁瓣幅度足够小 二、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。 1.线性系统同时满足可加性和比例性两个性质。( ) 2.序列信号的傅里叶变换等于序列在单位圆上的Z变换。( ) 3.按时间抽取的FFT算法的运算量小于按频率抽取的FFT算法的运算量。( ) 2 《数字信号处理》课程教学大纲 课程编号： 英文译名：Digital Signal Processing 适用专业：通信工程，电子信息工程，自动化 开课教研室：通信教研室 学分数：３ 学时数：５１ 先修课程：信号与系统、电路分析、高等数学、 概率统计、积分变换、复变函数等 教材：《数字信号处理》(第三版)（丁玉美、高西全） 西安电子科技大学出版社 （普通高校“十一五”国家级规划教材） 参考书目： 1.丁玉美等，《数字信号处理》（第二版）西安电子科技大学出版社 2. 程佩青，《数字信号处理》（第二版）清华大学出版社 3. 胡广书， 《数字信号处理——理论、算法与实现》（第二版） 清华大学出版社，2003.8 4. 高西全等，《数字信号处理(第二版)学习指导》， 西安电子科技大学出版社,2001 一、本课程的性质、目的和任务 数字信号处理是用数字或符号的序列来表示信号，通过数字计算机去处理这 些序列，提取其中的有用信息。例如，对信号的滤波，增强信号的有用分量，削弱无用分量；或是估计信号的某些特征参数等。总之，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计和识别等都是数字信号处理的研究对象。 数字信号处理课程是电子信息工程、通信工程和自动化等学科专业本科生必修的专业基础课程。本课程介绍了数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术。主要讨论离散时间信号和系统的基础理论、离散傅立叶变换DFT 理论及其快速算法FFT 、IIR 和FIR 数字滤波器的设计。通过本课程的学习使学生掌握利用DFT 理论进行信号谱分析，以及数字滤波器的设计原理和实现方法，为学生进一步学习有关信息、通信等方面的课程打下良好的理论基础。 二、教学要求 本课程是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。本课程将通过讲课、练习、仿真使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。以下是各章节知识要求： 1、绪论 （讲课1学时） 重点介绍数字信号处理的基本概念和特点，与传统的模拟技术相比存在哪些优点。数字信号处理的应用领域。 2、时域离散信号和时域离散系统（讲课6学时） 复习信号与系统的相关知识，引入离散时间信号、离散系统等概念，介绍线性卷积和差分方程等相关知识，为数字信号处理的学习打基础。 主要知识点要求： ⑴正确理解和区分模拟信号、时域离散信号和数字信号 ⑵掌握时域离散信号的三种表示方法：集合、公式、图形 ⑶掌握常用典型序列 ：六种 ()()()()sin()(cos())n j n N n u n R n a u n A n A n e ωδωθωθ++ 周期序列 ⑷掌握正弦（包括余弦和复指数）序列的周期的计算方法：判断2πω/ ⑸理解如何将任意序列表示为单位采样序列的移位加权和 ⑹掌握序列的基本运算：加法和乘法、移位、翻转、尺度 ⑺能够正确判断时域离散系统的线性、时不变性、因果性、稳定性 ⑻正确理解并能熟练运用序列的线性卷积公式，掌握卷积的性质 服从交换律、结合律、分配率 ⑼能够用串、并联分系统的单位脉冲响应表示该系统的总单位脉冲响应 ⑽掌握用N 阶线性常系数差分方程表示系统的输入输出关系 ⑾了解用递推法求解差分方程 ⑿了解用递推法由差分方程求系统的单位脉冲响应 ⒀掌握采样定理的内容，理解推导方法 ()()()m x n x m n m δ∞=?∞ =?∑()()*()()()m y n x n h n x m h n m ∞ =?∞==?∑ 《数字信号处理》实验教学大纲 一、大纲说明 课程名称（中文）：数字信号处理实验 课程名称（英文）：Experiment of Digital Signal Processing 适用专业：电子信息工程及电子信息科学与技术 课程属性：专业限选课 课程性质：非独立设课 课程学时：12 先修课程：高等数学、复变函数与积分变换、信号与系统等 二、实验课教学内容和要求 实验一：系统响应及系统稳定性 实验目的和教学要求 1）掌握求系统响应的方法 2）掌握时域离散系统的时域特性 3）分析、观察及检验系统的稳定性 实验二：时域采样与频域采样 实验目的和教学要求 1）掌握模拟信号采样前后频谱的变化 2）掌握如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息 3）掌握频率域采样会引起时域周期化的概念 4）掌握频率域采样定理及其对频率采样点数选择的指导作用 实验三：用FFT对信号作频谱分析 实验目的和教学要求 1）了解用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法 2）了解可能出现的分析误差及其原因，以便正确应用FFT 实验四：IIR数字滤波器设计及软件实现 实验目的和教学要求 1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法 2）熟悉调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数设计各种IIR数字滤波器3）掌握根据滤波需求确定滤波器指标参数 4）掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法 实验五：FIR数字滤波器设计及软件实现 实验目的和教学要求 1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法 2）掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法 3）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理 4）熟悉调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器 实验六：数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 实验目的和教学要求 1）了解音频电话中的拨号信号--双音多频信号 2）了解小型信号处理系统，用数字方法产生模拟信号并进行传输 3）了解双音多频信号的产生方法和检测方法 三、主要仪器设备 微型计算机，MATLAB软件等 四、实验方式与要求 1）实验前，教师需向学生讲清实验的性质、任务、要求、实验守则及实验室安全制度等； 2）该课以验证性实验为主，指导书中给出实验内容与方法，也可由学生自主设计实验方法，实验前学生必需进行预习，设计报告经教师批阅后，方可进入实验室进行实验； 3）实验2~3人一组，在规定的时间内，由学生独立完成，出现问题，教师要引导学生独立分析、解决，不得包办替； 4）任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验开出记录。 五、考核办法 实验部分不单独考试，实验成绩占课程总评的10％。 六、学时分配 本课程计划学时数为48学时，其中理论课36学时，实验课12学时。 实验教学学时分配表数字信号处理期末实验-语音信号分析与处理
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