数字信号处理期末精彩试题及问题详解
![数字信号处理期末精彩试题及问题详解](https://img.360docs.net/img59/1ah1qy7ij5mmzijztmvcfxq14mdz8ddk-91.webp)
![数字信号处理期末精彩试题及问题详解](https://img.360docs.net/img59/1ah1qy7ij5mmzijztmvcfxq14mdz8ddk-a2.webp)
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),()()(Λ=?=k k Y k X k F ,19,1,0)],([)(Λ==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 D.16≠N 5、已知某线性相位FIR 滤波器的零点Z i , 则下面那些点仍是该滤波器的零点 。 A Z I * B 1 / Z I * C 1 / Z i D 0 6、在IIR 数字滤波器的设计中,用 方法只适合于片断常数特性滤波器的设计。 A.脉冲响应不变法 B.双线性变换法 C.窗函数法 D.频率采样法 三、 分析问答题(每题5分,共2题) 1、 1、 已知000)(0n n n n n x n n >≤???=-β,其它N n n h n <≤?? ?=00)(α,)(n y 是)(n h 和)(n x 的 线性卷积,讨论关于)(n y 的各种可能的情况。 2、 2、 加有限窗截断序列引起的截断效应对谱分析的影响主要表现在哪些方面,如何减 弱? 四、 画图题(每题8分,共2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。 五、 计算证明题(每题9分,共4题) 1、 1、 对实信号进行谱分析,要求谱分辨率Hz F 20≤,信号最高频率kHz f c 2=。 ① ① 试确定最小记录时间 m in p T ,最少采样点数min N 和最大采样间隔m ax T ; ② ② 要求谱分辨率增加一倍,确定这时的 m in p T 和min N 。 2、设)]([)(n x DFT k X =,)(n x 是长为N 的有限长序列。证明 (1) 如果00(),1()(=---=) 则X n N x n x (2)当N 为偶数时,如果 02( ),1()(=--=)则N X n N x n x 3、FIR 滤波器的频域响应为) ()()(ωθω ωj g j e H e H -=,设 21 ,)(--=N 为 ττωωθ,N 为滤 波器的长度,则对FIR 滤波器的单位冲击响应h (n )有何要求,并证明你的结论。 4、已知模拟滤波器传输函数为 235 )(2++= s s s H a ,设s T 5.0=, 用双线性变换法将 )(s H a 转换为数字滤波器系统函数)(z H 。 数字信号处理期末试卷2 二、 填空题(每题2分,共10题) 3、 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 。 4、 已知πωππ ωω ≤<< ?? ?=2202)(j e X , )(ω j e X 的反变换=)(n X 。 3、)3()(-=n n x δ,变换区间8=N ,则=)(k X 。 4、 {}21121121)(01,,,,,,,)(==n n x ,{}02310)(02,,,,) (==n n x ,)(3n x 是)(1n x 和)(2n x 的8点循环卷积,则= )2(3x 。 5、用来计算N =16点DFT 直接计算需要_ 次复加法,采用基2FFT 算法,需要 次复乘法 6、基2DIF-FFT 算法的特点是 7、有限脉冲响应系统的基本网络结构有 8、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 9、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 的运算速度最高。 10、用双线性变换法设计理想低通数字滤波器,已知理想低通模拟滤波器的截止频率 s rad c /)2000(2π=Ω,并设ms T 4.0=,则数字滤波器的截止频率=c ω (保 留四位小数)。 三、 选择题(每题3分,共6题) 5、 以下序列中 的周期为5。 A. ) 853cos()(π +=n n x B. ) 853sin()(π +=n n x C.)8 52()(π +=n j e n x D.)8 52()(ππ+=n j e n x 6、 FIR 系统的系统函数)(Z H 的特点是 。 A.只有极点,没有零点 B.只有零点,没有极点 C.没有零、极点 D. 既有零点,也有极点 7、 有限长序列 1 0)()()(-≤≤+=N n n x n x n x op ep ,则=-*)(n N x 。 A. )()(n x n x op ep + B.) ()(n N x n x op ep -+ C. ) ()(n x n x op ep - D. ) ()(n N x n x op ep -- 8、 对)90() (≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作20点DFT ,得)(k X 和)(k Y , 19,1,0),()()(Λ=?=k k Y k X k F ,19,1,0)],([)(Λ==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.90≤≤n B.190≤≤n C.199≤≤n D.1910≤≤n 5、线性相位FIR 滤波器有 种类型 A 1 B 2 C 3 D 4 6、利用模拟滤波器设计IIR 数字滤波器时,为了使系统的因果稳定性不变,在将 )(s H a 转 换为)(Z H 时应使s 平面的左半平面映射到z 平面的 。 A.单位圆内 B.单位圆外 C.单位圆上 D.单位圆与实轴的交点 四、 分析问答题(每题5分,共2题) 3、 某线性时不变因果稳定系统单位取样响应为)(n h (长度为N ),则该系统的频率特性、 复频域特性、离散频率特性分别怎样表示,三者之间是什么关系? 4、 用DFT 对连续信号进行谱分析时,主要关心哪两个问题以及怎样解决二者的矛盾? 五、 画图题(每题8分,共2题) 1、 已知系统)()1(21 )(n x n y n y +-=,画出幅频特性)(ωj e H (ω的范围是π20-)。 2、 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。 六、 计算证明题(每题9分,共4题) 2、 对实信号进行谱分析,要求谱分辨率Hz F 100≤,信号最高频率kHz f c 1=。 ① 试确定最小记录时间m in p T ,最少采样点数min N 和最低采样频率m in f ; ② 在频带宽度不变的情况下,将频率分辨率提高一倍的N值。 3、 设)(n x 是长度为2N 的有限长实序列,)(k X 为)(n x 的2N 点DFT 。试设计用一次N 点 FFT 完成)(k X 的高效算法。 3、FIR 数字滤波器的单位脉冲响应为)4(2)3()1()(2)(-+-+-+=n n n n n h δδδδ (1) 写出频率采样型结构中复数乘法器系数的计算公式,采样点数为N =5。 (2) 该滤波器是否具有线性相位特性?为什么? 4、已知模拟滤波器传输函数为 653 )(2++= s s s H a ,设s T 5.0=, 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 。 《数字信号处理》考试试题 考试时间:120分钟 考试日期: 年 月 日 班级: 序号: 姓名: 成绩: 一、(8分) 求序列 (a) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-=的共扼对称、共扼反对称部分; (b) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-=周期共扼对称、周期共扼反对称部分。 二、(8分)系统的输入输出关系为 0],1[][][≠-++=a n x n nx a n y 判定该系统是否为线性系统、因果系统、稳定系统和时移不变系统,并说明理由。 三、(8分)求下列Z 变换的反变换 ()()()()6.02.02+-+= z z z z z H ,2.0 ()43215.18.05.23.01------++=z z z z z H 求另一个4>n 时[]0=n h ,且具有相同幅度响应的因果FIR 滤波器。 五、(8分)已知单位脉冲响应长度为9的类型3实系数线性相位FIR 滤波器具有零点:41=z ,j z +=12。 (a ) 求其他零点的位置 (b ) 求滤波器的传输函数 六、(8分)已知[]n x (10-≤≤N n )为长度为N (N 为偶数)的序列,其DFT 变换为[]k X , (1) 用[]k X 表示序列]3[][N n x n v >-<=的DFT 变换。 (2) 如果n n x α=][(10-≤≤N n ),求其N 点DFT 。 七、(10分)确定以下数字滤波器的传输函数 )() ()(z X z Y z H = 八(10分)分别用直接型和并联型结构实现如下滤波器 ()() 2 11 1 233 3333.014 .03333.0124.05.0136.01 431818---++ ++ -= --+= z z z z z z z z G 九、(10分)低通滤波器的技术指标为:πω2.0=p ,πω3.0=s ,001 .0==s p δδ,请在附录中选择合适的窗函数,用窗函数法设计满足这些技术指标的线性相位FIR 滤波器。 十、(20分)用双线性变换法设计一个离散时间巴特沃兹(Butterworth)高通滤 波器,技术指标为: πω1.0=s , πω3.0=p ,10=A , 4843.0=ε 十一、(7分)信号[]n y 包含一个原始信号[]n x 和两个回波信号: [][][][]d d n n x n n x n x n y 225.05.0-+-+= 求一个能从[]n y 恢复[]n x 的可实现的滤波器. 附录: Ωc =1归一化巴特沃兹滤波器的系统函数有以下形式: N N n n N a a s a s a s a s s H +++++= ---122111 )(Λ 《数字信号处理》考试答案 总分:100分 1、(8分)求序列 (a) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-=的共扼对称、共扼反对称部分。 (b) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-=周期共扼对称、周期共扼反对称部分。 解:(a) }52,34,65,3,27{]}[{*j j j j j n h --+----=- }5.15.4,25.3,5,25.3,5.15.4{])[][(*5.0][*j j j j n h n h n H cs --++-+-=-+= }5.35.2,5.0,,5.0,5.35.2{])[][(*5.0][*j j j j j n h n h n H ca +---+-++=--= (b)}34,65,3,27,52{][*j j j j j n N h ++------=- } 5.25.1,5.24,5.24,5.25.1,2{])[][(*5.0][*j j j j n N h n h n H pcs +--+++---=-+= } 5.05.5,5.31,5.31,5.05.5,5{])[][(*5.0][* j j j j j n N h n h n H pca --+-++-+=--= 2、(8分)系统的输入输出关系为 0],1[][][≠-++=a n x n nx a n y 判定该系统是否为线性系统、因果系统、稳定系统和时移不变系统,并说明理由。 解:非线性、因果、不稳定、时移变化。 3、(8分)求下列Z 变换的反变换 ()()()()6.02.02+-+= z z z z z H ,2.0 解: ()()()()()() 111116.0175 .12.0175.26.012.01216.02.02-----+- -=+-+=+-+=z z z z z z z z z z H []()[]()[]16.075.112.075.2---+---=n u n u n h n n 4、(3分)一个FIR 滤波器的系统函数为 ()43215.18.05.23.01------++=z z z z z H 求另一个4>n 时[]0=n h ,且具有相同幅度响应的因果FIR 滤波器。 解: ()5.18.05.23.01 234--++=----z z z z z H 5、(8分)已知单位脉冲响应长度为9的类型3实系数线性相位FIR 滤波器具有零点:41=z ,j z +=12。 (c ) (a ) 求其他零点的位置 (d ) (b ) 求滤波器的传输函数 解:(a )4=z ,41=z ,j z +=1,j z -=1,()j z +=121,()j z -=121,1=z , 1-=z (b )()()()()()()() ()()( )??? ? ?--??? ??--??? ? ?+---+-+-=--------1 1 111 11141 14112111211111111z z z j z j z j z j z z z H 6.(8分)已知[]n x (10-≤≤N n )为长度为N (N 为偶数)的序列,其DFT 变换为[]k X (1)用[]k X 表示序列]3[][N n x n v >-<=的DFT 变换。 (2)如果n n x α=][(10-≤≤N n ),求其N 点DFT 。 解:(1) ][][][/63k X e k X W k V N k j k N π-== (2) ( ) () k N N k N N n n k N N n nk N n N n nk N W W W W W n x k X αααα--====∑∑∑-=-=-=11][][1 10 10 7、(10分)确定以下数字滤波器的传输函数)()()(z X z Y z H = 解: ???????+=+=+=-=---W V z Y X V z U bU V az W W X V 22 1 2 ()() ()( ) X bz b az W bz az W z X z X W X z U 2121222221212-------++=++-+=+-= ()()()X bz az z b az b X bz az bz b az z X z W W X z Y 2 12121212 222211221212-----------++-++=++++-+=+-= V W U 8、(10分)分别用直接型和并联型结构实现如下滤波器 ()() 2 11 1 233 3333.014 .03333.0124.05.0136.01 431818---++ ++ -= --+= z z z z z z z z G 9. (10分)低通滤波器的技术指标为:πω2.0=p ,πω3.0=s ,001.0==s p δδ, 请在附录中选择合适的窗函数,用窗函数法设计满足这些技术指标的线性相位FIR 滤波器。 解:用窗函数法设计的低通滤波器,其通带、阻带内有相同的波动幅度。由于滤波器技术指标中的通带、阻带波动相同,所以我们仅需要考虑阻带波动要求。阻带衰减为20log(0.001)=-60dB ,因此只能采用布莱克曼窗。 π ωωω1.0=-=?p s 561.056.556.5≈=?= ππ ωπM ????? ≤≤-++++=其它0)1 24cos(08.0)122cos(5.042.0][M n M M n M n n w ππ πωωω25.02/)(=+=p s c , ] [)()) (sin(][][][M n w M n M n M n w M n h n h c d t ---= --=πω ,M n 20≤≤ 10.(20分)用双线性变换法设计一个离散时间巴特沃兹(Butterworth)高通滤波器,技术指标为: πω1.0=s , πω3.0=p ,10=A , 4843.0=ε 解: 1.0(0.0)≤≤ωj e H π ω1.00≤≤ .1(9.0)≤≤ωj e H π ωπ≤≤3.0。 我们可以用两种方法设计离散时间高通滤波器。我们可以设计一个巴特沃兹模拟低通滤波器,然后用双线性变换映射为巴特沃兹低通滤波器,再在z 域进行低通到高通的转换。另一种方法是在双线性变换前就在s 平面域进行低通到高通的转换,然后用双线性变换将模拟高通滤波器映射为离散时间高通滤波器。两种方法会得到同样的设计结果。我们采用第二种方法,更容易计算。 我们要设计一个高通滤波器,阻带截止频率为 πω1.0=s ,通带截止频率为πω3.0=p , 且A=1/0.1=10, 9 199.011 2 = ?=+εε= 0.4843 先将数字滤波器的技术指标转换到连续时间域。T s =2, 且 ) 2tan(ω =Ω 有: 1584.0)05.0tan()2tan( ===Ωπωs s 5095 .0)15.0tan()2tan(===Ωπωp p 用变换s s ?/1→将这些高通滤波器的截止频率为映射为低通滤波器的截止频率,我们有 9627.15095.0/1/1?==Ω=Ωp p 3138.61584.0/1/1?==Ω=Ω s s 所以模拟滤波器的选择因子(transition ratio or electivity parameter)为 3109 .0??=Ω Ω=s p k 判别因子(discrimination parameter)为: 04867 .01 2 1=-= A k ε 因此,所需的巴特沃兹滤波器的阶数为: 59 .2)/1log() /1(log 110== k k N 我们取N=3, 则 7853.0??)??(22p c N c p Ω=Ω?=ΩΩε 1509.2??1)??(22s c N c s A Ω=Ω?-=ΩΩ 我们可取 1509.2??7853.0?s c p Ω≤Ω≤Ω, 如取5.2?=Ωc ,则所求得的低通巴特沃兹滤波器为: 1)?/?(2)?/?(2)?/?(1 )?(23+Ω+Ω+Ω=c c c a s s s s H 1?8.0?32.0?064.01 1)5.2/?(2)5.2/?(2)5.2/?(1)?(2323+++= +++=s s s s s s s H a 用低通到高通的转换关系s s ?/1→将低通滤波器转换为高通滤波器: 323 8.032.0064.0)(s s s s s H a +++= 最后采用双线性变换 1 1 11--+-=z z s 3 1 1211113 1111)11()11(8.01132.0064.0)11()()(1 1 --------+-=+-++-++-++-= =--z z z z z z z z s H z H z z s a 184.2288.3072.2456.0)1(123 3 1+-+--= ----z z z z 11.(7分)信号[]n y 包含一个原始信号[]n x 和两个回波信号: [][][][]d d n n x n n x n x n y 225.05.0-+-+= 求一个能从[]n y 恢复[]n x 的稳定的滤波器. 解:因为X(z) 与Y(z)的关系如下: )()25.05.01()(2z X z z z Y d d n n --++= 以y [n]为输入,x [n]为输出的系统函数为: d d n n z z z G 225.05.011 )(--++= 注意到:)()(d n z F z G =,且2125.05.011 )(--++= z z z F F (z)的极点在: )31(25.0j z ±-= 它在单位圆内半径为r=0.5处,所以G(z)的极点在单位圆内d n r -=)5.0('处,所以G(z)是可 实现的。 《数字信号处理》 1. 1. (8分) 确定下列序列的共扼对称、共扼反对称或周期共扼对称、周期共扼反对 称部分: (a) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-= (b) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-= 2. (8分) 下式给出系统的输入与输出关系,判断它是线性的还是非线性的,移位不变还是移位变化的,稳定还是不稳定的,因果的还是非因果的。 ][][][n x n x n y -+= 3. (6分) 确定下列序列的平均功率和能量 ] [35][ n u n x n -??? ??= 4.(6分)已知x[n](10-≤≤N n )为长度为N (N 为偶数)的序列,其DFT 变换为X[k] (1) (1) 用X[k]表示序列 ]3[][N n x n v >-<=的DFT 变换 (2) (2) 如果n n x α=][(10-≤≤N n ),求其N 点DFT 。 5.. (8分)确定下列数字滤波器结构的传输函数 )() ()(z X z Y z H = 6.(10分)以以下形式实现传输函数为 543215116807.02005.143.39.45.31)7.01()(-------+-+-=-=z z z z z z z H 的FIR 系统结构。 (1) (1) 直接形式 (2) 一个一阶系统,两个二阶系统的级联。 7. (10分)低通滤波器的技术指标为: 01 .1(99.0)≤≤ωj e H πω3.00≤≤ 01 .0()≤ωj e H πωπ≤≤35.0 用窗函数法设计满足这些技术指标的线性相位FIR 滤波器。 8.(20分)用双线性变换法设计一个离散时间巴特沃兹(Butterworth)高通滤波器,通带内等波纹,且 1 .0(0.0)≤≤ωj e H πω1.00≤≤ 0 .1(9.0)≤≤ωj e H πωπ≤≤3.0。 9.(10分))信号y[n]包含一个原始信号x[n]和两个回波信号: y[n]=x[n]+0.5x[n-n d ]+0.25x[n-2n d ] 求一个能从y[n]恢复x[n]的可实现滤波器. 10 (14分))一个线性移不变系统的系统函数为 1* 11)(----= az a z z H , 这里1 (b) 证明这个系统是一个全通系统(即频率响应的幅值为常数的系统) (c) H(z)和一个系统G(z)级联,以使整个系统函数为1,如果G(z)是一个稳定系统,求单位采样响应 g(n)。 附录: Ωc =1归一化巴特沃兹滤波器的系统函数有以下形式: N N n n N a a s a s a s a s s H +++++= ---122111 )(Λ 《数字信号处理》考试答案 总分:100分 2. 1. (8分) 确定下列序列的共扼对称、共扼反对称或周期共扼对称、周期共扼反对称 部分: (a) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-= (b) }27,3,65,34,52{]}[{j j j j j n h +-++-+-= 解:(a) }52,34,65,3,27{]}[{*j j j j j n h --+----=- }5.15.4,25.3,5,25.3,5.15.4{])[][(*5.0][*j j j j n h n h n H cs --++-+-=-+= }5.35.2,5.0,,5.0,5.35.2{])[][(*5.0][*j j j j j n h n h n H ca +---+-++=--= (b)}34,65,3,27,52{][*j j j j j n N h ++------=- } 5.25.1,5.24,5.24,5.25.1,2{])[][(*5.0][*j j j j n N h n h n H pcs +--+++---=-+= } 5.05.5,5.31,5.31,5.05.5,5{])[][(*5.0][* j j j j j n N h n h n H pca --+-++-+=--= 2. (8分) 下式给出系统的输入与输出关系,判断它是线性的还是非线性的,移位不变还是移位变化的,稳定还是不稳定的,因果的还是非因果的。 ][][][n x n x n y -+= 解: (a) 令:对应输入x 1[n]的输出为y 1[n],对应输入x 2[n]的输出为y 2[n],对应输入x [n]=x 1[n]+x 2[n]的输出为y [n],则有 ][][][111n x n x n y -+= ][][][222n x n x n y -+= ])[][(])[][(][][][2121n x n x n x n x n x n x n y -+-++=-+= ][][])[][(])[][(212211n y n y n x n x n x n x +=-++-+= 所以此系统为线性系统。 (b) (b) 设对应x [n]的输出为y [n],对应输入 x 1[n]=x [n-n 0]的输出为y 1[n],则 ][][)]([][][][][0000111n n x n n x n n x n n x n x n x n y +-+-=--+-=-+= ][][][n x n x n y -+= ][][][000n n x n n x n n y --+-=- ][][10n y n n y ≠- 此系统为移位变化系统。 (c )假设B n x ≤][,则有 B n x n x n x n x n y 2][][][][][≤-+≤-+= 所以此系统为BIBO 稳定系统。 (d)此系统为非因果系统。 3. (6分) 确定下列序列的平均功率和能量 ] [35][n u n x n -??? ??= 能量为: 16 /2525/911 )53()35()35(][02020 22 =-=====∑∑∑∑+∞==+∞==-=-∞=+∞ =-∞=n n n n n n n n n n n x n x ε 功率为: ∑∑∑+==-∞→=-=∞→+=-=∞→+=+=+=k n n n k n k n n k k n k n k x k k n x k p 02022 )35(121lim )35(121lim ][121lim ()025/9125/91121lim )259(121lim 1 0=--+=+=+∞→+==∞→∑k k k n n n k x k k p 4.(6分)已知x[n](10-≤≤N n )为长度为N (N 为偶数)的序列,其DFT 变换为 X[k] (3) (1) 用 X[k]表示序列 ]3[][N n x n v >-<=的DFT 变换 (4) (2) 如果n n x α=][(10-≤≤N n ),求其N 点DFT 。 解:(1) ][][][/63k X e k X W k V N k j k N π-== (2) ( ) () k N N k N N n n k N N n nk N n N n nk N W W W W W n x k X αααα--====∑∑∑-=-=-=11][][1 10 10 5.. (8分)确定下列数字滤波器结构的传输函数)() ()(z X z Y z H = 解: )()())()((][1 21211z V z V z k z V z z V k z k z X =++----- 则)()(11 )(2 11212z X z k z k k k z V --++-= 又 )()()()(1 21121z Y z V z z z V k z =+----αα 则有 )(])[(][2 11122z V z z k z Y --+-=ααα }{)(1)(2112122 11122z X z k z k k k z z k ----++-+-=ααα 6.(10分)以以下形式实现传输函数为 543215116807.02005.143.39.45.31)7.01()(-------+-+-=-=z z z z z z z H 的FIR 系统结构。 (2) (1) 直接形式 (2) 一个一阶系统,两个二阶系统的级联。 解: (2) )49.04.11)(49.04.11)(7.01()7.01()(2121151------+-+--=-=z z z z z z z H y [n] x x [n] [n] 7. (10分)低通滤波器的技术指标为: 01 .1(99.0)≤≤ωj e H πω3.00≤≤ 01 .0()≤ωj e H πωπ≤≤35.0 用窗函数法设计满足这些技术指标的线性相位FIR 滤波器。 解:用窗函数法设计的低通滤波器,其通带、阻带内有相同的波动幅度。由于滤波器技术指标中的通带、、阻带波动相同,所以我们仅需要考虑阻带波动要求。阻带衰减为20log(0.01)=-40dB ,我们可以采用汉宁窗,虽然也可以采用汉明窗或布莱克曼窗,但是阻带衰减增大的同时,过渡带的宽度也会增加,技术指标要求过渡带的宽度为 πωωω05.0=-=?p s 。由于 M ?ω= 3.11π, 所以:5205.011.3≈=ππM , 且:????? ≤≤-++=其它0)1 22cos(5.05.0][M n M M n n w π 一个理想低通滤波器的截止频率为 π ωωω325.02/)(=+=p s c ,所以滤波器为: ] [)()) (sin(][][][M n w M n M n M n w M n h n h c d t ---= --=πω ,M n 20≤≤ 8.(20分)用双线性变换法设计一个离散时间巴特沃兹(Butterworth)高通滤波器,通带内等波纹,且 1 .0(0.0)≤≤ωj e H πω1.00≤≤ 0 .1(9.0)≤≤ωj e H πωπ≤≤3.0。 解: 我们可以用两种方法设计离散时间高通滤波器。我们可以设计一个巴特沃兹模拟低通滤波器,然后用双线性变换映射为巴特沃兹低通滤波器,再在z 域进行低通到高通的转换。另一种方法是在双线性变换前就在s 平面域进行低通到高通的转换,然后用双线性变换将模拟高通滤波器映射为离散时间高通滤波器。两种方法会得到同样的设计结果。我们采用第二种方法,更容易计算。 我们要设计一个高通滤波器,阻带截止频率为 πω1.0=c ,通带截止频率为πω3.0=p , 且A=1/0.1=10, 9 199.011 2 = ?=+εε= 0.4843 先将数字滤波器的技术指标转换到连续时间域。T s =2, 且 ) 2tan(ω =Ω 有: 1584 .0)05.0tan()2tan( ===Ωπωs s 5095 .0)15.0tan()2tan(===Ωπωp p 用变换s s ?/1→将这些高通滤波器的截止频率为映射为低通滤波器的截止频率,我们有 9627.15095.0/1/1?==Ω=Ωp p 3138.61584.0/1/1?==Ω=Ω s s 所以模拟滤波器的选择因子(transition ratio or electivity parameter)为 3109 .0??=Ω Ω=s p k 判别因子(discrimination parameter)为: 04867 .01 2 1=-= A k ε 因此,所需的巴特沃兹滤波器的阶数为: 59 .2)/1log() /1(log 110== k k N 我们取N=3, 则 7853.0??)??(22p c N c p Ω=Ω?=ΩΩε 1509.2??1)??(22s c N c s A Ω=Ω?-=ΩΩ 我们可取 1509.2??7853.0?s c p Ω≤Ω≤Ω, 如取5.2?=Ωc ,则所求得的低通巴特沃兹滤波器为: 1)?/?(2)?/?(2)?/?(1 )?(23+Ω+Ω+Ω=c c c a s s s s H 1?8.0?32.0?064.01 1)5.2/?(2)5.2/?(2)5.2/?(1)?(2323+++= +++=s s s s s s s H a 用低通到高通的转换关系s s ?/1→将低通滤波器转换为高通滤波器: 323 8.032.0064.0)(s s s s s H a +++= 最后采用双线性变换 11 11--+-= z z s 3 1 121111 3 1111)11()11(8.01132.0064.0)11()()(1 1 --------+-=+-++-++-++-==--z z z z z z z z s H z H z z s a 184.2288.3072.2456.0)1(123 3 1+-+--= ----z z z z 9.(10分))信号y[n]包含一个原始信号x[n]和两个回波信号: y[n]=x[n]+0.5x[n-n d ]+0.25x[n-2n d ] 求一个能从y[n]恢复x[n]的可实现滤波器. 解:因为X(z) 与Y(z)的关系如下: )()25.05.01()(2z X z z z Y d d n n --++= 以y [n]为输入,x [n]为输出的系统函数为: d d n n z z z G 225.05.011 )(--++= 注意到:)()(d n z F z G =,且2125.05.011 )(--++= z z z F F (z)的极点在: )31(25.0j z ±-= 它在单位圆内半径为r=0.5处,所以G(z)的极点在单位圆内d n r -=)5.0('处,所以G(z)是可 实现的。 10 (14分))一个线性移不变系统的系统函数为 1* 11)(----= az a z z H , 这里1 (b) 证明这个系统是一个全通系统(即频率响应的幅值为常数的系统) (c) H(z)和一个系统G(z)级联,以使整个系统函数为1,如果G(z)是一个稳定系统,求单位采样响应 g(n)。 解:(a) 1* 11)()()(----= =az a z z X z Y z H ))(()1)((* 11a z z X az z Y -=--- 对方程的两边进行反z 变换: ][]1[]1[][* n x a n x n ay n y --=-- (b)频率响应为: ωωω j j j ae a e e H ----= 1)(* 所以幅值的平方为: 1 ) Re(21)Re(2111)()()(*2*2 ***2 =-+-+=----==--ωωωωωωω ωωj j j j j j j j j e a a e a a e a a e ae a e e H e H e H 所以系统为一个全通滤波器 ?1 *1 * *11)(1111)(-------=--=z a az a a z az z G 此系统在*/1a z =处有一极点,在a z /1=处有一零点。因为1 以,如果 g[n]是稳定的,收敛域一定为 a z /1<。因而g[n]是左边序列。 ][)(]1[)(][) 1(*1*n u a a n u a n g n n ----=---- 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)收敛域内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 内的全部极点 B. 只能用F(z)在C 外的全部极点 C. 必须用收敛域内的全部极点 D. 用F(z)在C 内的全部极点或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 数字地震信号处理试题库(客观题)选择题(单选30): 1、地震波中某震相的周期为20秒,其频率为: A.0.05Hz B. 20Hz. C. 20秒 D. 0.05秒 ( A) 2、两个8Hz和10Hz的简谐振动合成后,其中的频率成分为: A. 8Hz, 10Hz, 18Hz, 2Hz B. 10Hz, 8Hz C. 2Hz, 18Hz D. 2Hz, 10H z (B) 3、某体波震相的频率为2Hz, 用25Hz的采样频率采样后,其周期为: A.2秒 B. 0.5秒 C. 23Hz D. 23秒 (B) 4、分析地震波中含有的频率成分的正确变换为: A. Fourier变换 B. Laplace变换 C. Z变换 D. Walsh变换(A) 5、描述模拟系统传递函数采用: A.时间域 B. 空间域 C. Z域 D. Laplace域(D) 6、描述数字系统传递函数采用: A.时间域 B. 空间域 C. Z域 D. Laplace域 (C) 7、将时间域中的数字信号进行移位,频率域中改变的是 A. 振幅谱 B. 相位谱 C. 功率谱 D. 高密度谱 (B) 8、以20Hz的采样频率对最高频率为5Hz的信号进行采样,其Nyquist频率为: A. 20Hz B. 10Hz C. 5Hz D. 15Hz (B) 9、以10Hz的采样频率对频率为8Hz的信号采样后,数字信号频率为: A. 10Hz B. 8Hz C. 2Hz D. 18Hz (C) 10、以10Hz的采样频率对频率为12Hz的信号采样后,数字信号频率为: A. 10Hz B. 8Hz C. 2Hz D. 12Hz (C) 11、下列滤波器中,具有最优的线性相频的是: A. 椭圆滤波器 B. Bessel 滤波器 C. Chebyshev滤波器 D. Butter worth滤波器(B) 12、在相同的设计阶数下,下列滤波器过渡带要求最窄的为: A. 椭圆滤波器 B. Bessel 滤波器 C. Chebyshev滤波器 D. Butter worth滤波器 (A) 13、要求去除信号中的低频干扰成分,采用的滤波器为: A.高通滤波器 B.低通滤波器 C带通滤波器 D.带阻滤波器(A) 14、通带内具有最大平坦的频率特性的滤波器为: A. 椭圆滤波器 B. Chebyshev I 滤波器 C. ChebyshevII滤波器 D. Butterworth滤波器(D) 15、完全线性相位的滤波器为: A. Bessel 滤波器 B. FIR滤波器 C. IIR滤波器 D椭圆滤波 器 (B) 16、计算机不可能处理无限长数据,将截断数据进行分析相当于将无限长 数据加上 A:Bartlett窗 B. 三角窗 C. Kaiser窗 D. 矩形窗(D) 17、宽带地震仪的“宽带”是指: A. 通带范围大 B.阻带范围大 C.动态范围大 D. 过渡带宽(A) 18、要保留某数字信号的2Hz~5Hz之间的频率成分,而滤掉其他频率成分, 滤波器选择的通带范围为: 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 ) . 2020/3/27 2009-2010 学年第二学期 通信工程专业《数字信号处理》(课程)参考答案及评分标准 一、 选择题 (每空 1 分,共 20 分) 1.序列 x( n) cos n sin n 的周期为( A )。 4 6 A . 24 B . 2 C . 8 D .不是周期的 2.有一连续信号 x a (t) cos(40 t) ,用采样间隔 T 0.02s 对 x a (t) 进行采样,则采样所得的时域离散信 号 x(n) 的周期为( C ) A . 20 B . 2 C . 5 D .不是周期的 3.某线性移不变离散系统的单位抽样响应为h(n) 3n u( n) ,该系统是( B )系统。 A .因果稳定 B .因果不稳定 C .非因果稳定 D .非因果不稳定 4.已知采样信号的采样频率为 f s ,采样周期为 T s ,采样信号的频谱是原模拟信号频谱的周期函数,周 期为( A ),折叠频率为( C )。 A . f s B . T s C . f s / 2 D . f s / 4 5.以下关于序列的傅里叶变换 X ( e j ) 说法中,正确的是( B )。 A . X ( e B . X ( e C . X (e D . X (e j j j j ) 关于 是周期的,周期为 ) 关于 是周期的,周期为 2 ) 关于 是非周期的 ) 关于 可能是周期的也可能是非周期的 6.已知序列 x(n) 2 (n 1) (n)(n 1) ,则 j X (e ) 的值为( )。 C 2020/3/27 A . 0 B . 1 C . 2 D . 3 N 1 7.某序列的 DFT 表达式为 X (k ) x(n)W M nk ,由此可看出,该序列的时域长度是( A ),变换后数字域 n 0 上相邻两个频率样点之间的间隔( C )。 A . N B . M C .2 /M D . 2 / N 8.设实连续信号 x(t) 中含有频率 40 Hz 的余弦信号,现用 f s 120 Hz 的采样频率对其进行采样,并利 用 N 1024 点 DFT 分析信号的频谱,得到频谱的谱峰出现在第( B )条谱线附近。 A . 40 B . 341 C . 682 D .1024 9.已知 x( n) 1,2,3,4 ,则 x ( ) R 6 ( ) ( ), x ( n 1) R 6 (n) ( ) n 6 n 6 A C A . 1,0,0,4,3,2 B . 2,1,0,0,4,3 C . 2,3,4,0,0,1 D . 0,1,2,3,4,0 10.下列表示错误的是( B )。 A . W N nk W N ( N k) n B . (W N nk ) * W N nk C . W N nk W N (N n) k D . W N N /2 1 11.对于 N 2L 点的按频率抽取基 2FFT 算法,共需要( A )级蝶形运算,每级需要( C )个蝶形运算。 A . L B . L N 2 C . N D . N L 2 12.在 IIR 滤波器中,( C )型结构可以灵活控制零极点特性。 A .直接Ⅰ B .直接Ⅱ C .级联 D .并联 13.考虑到频率混叠现象,用冲激响应不变法设计 IIR 数字滤波器不适合于( B )。 A .低通滤波器 B .高通、带阻滤波器 C .带通滤波器 D .任何滤波器 数字信号处理试题及答案 一、 填空题(30分,每空1分) 1、对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 离散时间 信号, 再进行幅度量化后就是 数字 信号。 2、已知线性时不变系统的单位脉冲响应为)(n h ,则系统具有因果性要求 )0(0)(<=n n h ,系统稳定要求∞<∑∞ -∞=n n h )(。 3、若有限长序列x(n)的长度为N ,h(n)的长度为M ,则其卷积和的长度L 为 N+M-1。 4、傅里叶变换的几种形式:连续时间、连续频率—傅里叶变换;连续时间离散频率—傅里叶级数;离散时间、连续频率—序列的傅里叶变换;散时间、 离散频率—离散傅里叶变换 5、 序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆上 的N 点等间隔采样。 6、若序列的Fourier 变换存在且连续,且是其z 变换在单位圆上的值,则序列 x(n)一定绝对可和。 7、 用来计算N =16点DFT ,直接计算需要__256___次复乘法,采用基2FFT 算 法,需要__32__ 次复乘法 。 8、线性相位FIR 数字滤波器的单位脉冲响应()h n 应满足条件 ()()1--±=n N h n h 。 9. IIR 数字滤波器的基本结构中, 直接 型运算累积误差较大; 级联型 运 算累积误差较小; 并联型 运算误差最小且运算速度最高。 10. 数字滤波器按功能分包括 低通 、 高通 、 带通 、 带阻 滤 波器。 11. 若滤波器通带内 群延迟响应 = 常数,则为线性相位滤波器。 12. ()?? ? ??=n A n x 73cos π错误!未找到引用源。的周期为 14 13. 求z 反变换通常有 围线积分法(留数法)、部分分式法、长除法等。 14. 用模拟滤波器设计IIR 数字滤波器的方法包括:冲激响应不变法、阶跃响 应不变法、双线性变换法。 《数字信号处理》试题库 一. 填空题(每题2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;输入为x(n-3)时,输出为。 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f与信号最高频率f s 关系为:。 3、已知一个长度为N的序列x(n),它的傅立叶变换为X(e jw),它的N点离散傅立叶变换X(K)是关于X(e jw)的点等间隔。 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失真现象。 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,则它的对称中心是。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,阻带衰减比较。 8、无限长单位冲激响应(IIR)滤波器的结构上有反馈,因此是______型的 9、若正弦序列x(n)=sin(30nπ/120)是周期的,则周期是N= 。 11、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______有关,还与窗的______有关 12.已知因果序列x(n)的Z变换为X(z)=e1/z,则x(0)=__________。 13.输入x(n)=cos(ω0n)中仅包含频率为ω0的信号,输出y(n)=x2(n)中包含的频率为 __________。 14.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__________。 15.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。 16.对按时间抽取的基2-FFT流图进行转置,即__________便得到按频率抽取的基2-FFT流图。 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) 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括号内。 1.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( )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 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)=x 3(n) B.y(n)=x(n)x(n+2) C.y(n)=x(n)+2 D.y(n)=x(n 2) 3..设两有限长序列的长度分别是M 与N ,欲用圆周卷积计算两者的线性卷积,则圆周卷积的长度至少应取( )。 A .M+N B.M+N-1 C.M+N+1 D.2(M+N) 4.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 ≤2M D.N ≥2M 5.直接计算N 点DFT 所需的复数乘法次数与( )成正比。 A.N B.N 2 C.N 3 D.Nlog 2N 6.下列各种滤波器的结构中哪种不是FIR 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 7.第二种类型线性FIR 滤波器的幅度响应H(w)特点( ): A 关于0=w 、π、π2偶对称 B 关于0=w 、π、π2奇对称 C 关于0=w 、π2偶对称 关于=w π奇对称 D 关于0=w 、π2奇对称 关于=w π偶对称 8.适合带阻滤波器设计的是: ( ) A )n N (h )n (h ---=1 N 为偶数 B )n N (h )n (h ---=1 N 为奇数 C )n N (h )n (h --=1 N 为偶数 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 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。 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) 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)= 。 答案: 1.10 2.交换律,结合律、分配律 3. 4 11,01z z z --->- 4. k N j e Z π2= 5.{0,3,1,-2; n=0,1,2,3} 6.()()()y n x n h n =* 7. x(0) 二、单项选择题(每题2分, 共20分) 1.δ(n)的Z 变换是 ( a ) 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 ( 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.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 ) 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 ( b ) A.y(n)=x (n+2) B. y(n)= cos(n+1)x (n) C. y(n)=x (2n) D.y(n)=x (- n) 7.一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 ( c ) A. 实轴 B.原点 C.单位圆 D.虚轴 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. 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 ==============================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) 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 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 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 --= , 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数字信号处理试题
数字信号处理客观题试题库
数字信号处理填空题库
数字信号处理期末考试试题以及参考答案.doc
数字信号处理考试试题及答案
数字信号处理试题库
数字信号处理完整试题库
数字信号处理期末试卷(含答案)全..
数字信号处理习题集(附答案)
数字信号处理》试题库答案
数字信号处理习题库选择题附加答案
数字信号处理期末试题及答案(1)
数字信号处理习题及答案1
数字信号处理试题
数字信号处理习题及答案
数字信号处理期末试卷(含答案)
数字信号处理试卷及答案
(完整版)数字信号处理试卷及答案
数字信号处理复习题及参考答案