信号与系统自测题(第3章 连续时间信号与系统的频域分析)

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信号与系统不挂科-3-连续时间信号的频域分析

信号与系统不挂科-3-连续时间信号的频域分析

双边幅度谱为单边幅度谱幅度取一一半以后偶延拓拓(除直流分量量),直流分量量不不变。
双边相位谱为单边相位谱直接奇延拓拓。
例例题3-2 试作出例例3-1信号的双边频谱。
例例题3-3
一一周期信号为f
(t)
=
2
+
3
cos(t

π 6
)
+
sin(3t

π 6
)

2
cos(5t

π 3
);
试分别作出此信号的单、双边幅度图和相频图。
*
F(
j
ω)],f
3(t
)

1 (2π)2
[F
(
jω)
*
F
(
jω)
*
F
(
jω)]。
例例题3-14
求g6(t)cos 5t的傅里里里叶变换。
时域微分性质
若f (t) ↔ F( jω),则
df (t) dt
↔ jωF( jω)
dn f (t) dtn
↔ ( jω)nF(
jω)
时域积分性质
若f (t)

t
「信号与系统不挂科」第三讲讲义
3.1.傅里叶级数与信号的频谱
3.1.1.傅里里里叶级数
三⻆角形式的傅里里里叶级数
周期为T的信号fT (t )满足足狄利利克雷雷条件,可展开为傅里里里叶级数:
fT (t )
=
a0 2
+∞
+ ∑ (an cos nΩt
n=1
+ bn sin nΩt)
其中Ω
=
2π T
称为基波⻆角频率,f

<信号与系统学习指导>第三章自测题(参考答案)

<信号与系统学习指导>第三章自测题(参考答案)
k =1


y (t ) = c0 + ∑ [ck cos(kω 0t ) + d k sin( kω 0t )]
k =1
求三角形式傅里叶级数的系数; (2) 如 z (t ) = a0 + c0 + x(t)

k =1

[ck cos(kω 0t ) + d k sin( kω 0t )] ,求信号 z(t)。
y1 (t ) = ∑ a1k e jkω0t
k = −∞ ∞
t
-T
, 则 有 k≠0 时 ,
-4/T -T 图(b’)4/T
T
a1k =
Eω 0 T 4
π
Sa(kω 0
T E kπ E ) = Sa ( ) , a10 = 2 4 2 2
设 y (t ) = ∑ a k e jkω0t ,则有 a k = a1k =
<信号与系统学习指导> P69 第三章自测题
3.1 选择题 (1)连续时间周期信号的傅里叶变换是( C ) A.连续的; B. 周期性的; C. 离散的; D. 与非周期的相同 (2)连续时间信号 x(t ) = [sin(100t ) / 50t ] cos(1000t ) ,该信号的频带为( B ) ;
2 0
(5)满足狄里赫利收敛条件时,傅里叶变换与原周期信号 x(t ) 之间(
C )
A. 处处相等;
B. 只能保证傅里叶级数系数有界;
C. 除 x(t ) 不连续的 t 值外,处处相等; D. 处处不相等,但能量相同。
(6)满足傅里叶级数收敛条件时,周期信号 x(t ) 的平均功率(
D )
A. 大于各谐波分量平均功率之和; B. 不等于各谐波分量平均功率之和; C. 小于各谐波分量平均功率之和; D. 等于各谐波分量平均功率之和。

信号与系统第3章 习题答案

信号与系统第3章 习题答案

第3章 傅里叶变换与连续系统的频域分析3.1 证明函数集{}0cos ,0,1,2,n t n ω=在区间()00,2πω内是正交函数集。

证明: 对任意的自然数n,m (n ≠m),有220000011cos cos [cos()+cos()]22n t m tdt n m t n m t dt ππωωωωωω=+-⎰⎰=0证毕 3.2 一个由正弦信号合成的信号由下面的等式给出:()10cos(800)7cos(1200)5cos(1600)43x t t t t πππππ=++-- (1)画出这个信号的频谱图,表明每个频率成分的复数值。

对于每个频率的复振幅,将其实部和虚部分开或者将其幅度和相位分开来画。

(2)()x t 是周期信号吗?如果是,周期是什么?(提示:按照最小公倍数计算) (3)现在考虑一个新的信号:()()5cos(1000)2y t x t t ππ=++,请问,频谱如何变化?()y t 是周期信号吗?如果是,周期是什么?解:(1)频谱图如下ωX(j ω) 05107 800π 1600π1200π107 -5振幅图(2)()x t 三项都是周期信号,周期分别为1/400、1/600、1/800,所以()x t 是周期信号,周期为为1/400、1/600、1/800的最小公倍数为1/200。

(3)根据频谱的分析()y t 比()x t 多了一个频谱分量,频率为1/500,所以()y t 还是周期信号,周期为1/200和1/500的最小公倍数1/100。

3.3 求下列每个信号的傅里叶级数表示式。

(1)200j te; (2)(1)cos 4t π-⎡⎤⎢⎥⎣⎦; (3)cos 4sin 8t t +;(4)()x t 是周期为2的周期信号,且(),11t x t e t -=-<<(5)()x t ,如题图3.3所示。

题图3.3(6)()x t 是周期为4的周期信号,且sin 02()024t t x t t π≤≤⎧=⎨≤≤⎩(7)2sin tω)(ωϕ800π1200π4π-3π相位图解(1)该信号为虚指数信号,自身就是指数级数,频0200ω=,周期100T π=三角级数为200cos(200)sin(200)j t e t j t =+ (2)基频04πω=,周期8T = 三角级数(1)2cos cos sin 4244t t t πππ-⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎝⎭⎝⎭⎣⎦指数级数44444422()cos sin 24422222(1)(1)44t t t tj j j j t tj j t t e e j e e j e j e ππππππππ---⎡⎤⎡⎤+-⎛⎫⎛⎫⎢⎥+=+⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎢⎥⎣⎦=-++ (3)自身为三角级数cos 4sin 8t t +,基频04ω=,周期2T π=指数级数44888448()cos 4sin8222222j t j t j t j t j t j t j t j t e e j e e je e e je t t -----+-+=+=++-(4)周期T=2;基频0ωπ=11011 1.17522t e e a e dt ----===⎰11212(1)()cos()21()n t n e e a e n t dt n ππ----+==+⎰ 11212()(1)sin()21()n t n e e n b e n t dt n πππ-----==+⎰ 三角级数:1() 1.175[cos()sin()]nn n x t an t b n t ππ∞-=++∑1(1)11111(1)()22(1)2(1)jn jn k t jn t n e e e e F e e dt jn jn πππππ+-+-------===++⎰ 指数级数:11(1)()()2(1)k jntjn tnn n e e x t F ee jn ππ-∞∞=-∞=-∞--==+∑∑(5)由图可知,周期T=2;基频0ωπ=,且该信号为奇信号00n a a ==11022sin()(1)n n b t n t dt n ππ-==-⎰三角级数:111122(1)()(1)sin()sin()n n n n x t n t n t n n ππππ-∞∞-==-=-=∑∑111(1)2n n n F jb n π-=-=- 指数级数:11()(1)jntn jn t n n n x t F ee n ππ∞∞-=-∞=-∞==-∑∑ (6)周期T=4;基频02πω=2001sin()04a t dt π==⎰ 21sin()cos(/2)2n a t n t dt ππ==⎰⎪⎩⎪⎨⎧-为偶数为奇数n 0n ,)n 4(42π201sin()sin(/2)2n b t n t dt ππ==⎰0 三角级数:11()[cos(/2)n n x t a n t ππ∞==+∑/22/2202sin(/2)21sin()(4)402jn jn t n j n e n F t e dt n n πππππ--⎧≠±⎪==-⎨⎪=±⎩⎰指数级数: ()jntnn x t F e∞=-∞=∑(7)21cos(2)sin 2t t -=2211()24j tj t e e -=-+三角级数为0211,22a a ==-,其他系数为0 指数级数: x(t)=2211()24j tj t e e --+ 3.4 给定周期方波()x t 如图题图3.4所示,求该信号的傅里叶级数(包括三角形式和指数形式)。

信号与系统-003第三章 连续信号与系统的频域分析

信号与系统-003第三章 连续信号与系统的频域分析

3
5
4 sin(2n 1)t 0 t T
n1 2n 1
说明:非周期信号通过周期延拓也可展开成傅 里叶级数,但在结果中应标明t的取值范围。
当n→∞时正交函数集 完备,谐波分量无限 多,均方误差为0;
§3.1 信号的正交分解与傅里叶级数
一、三角傅里叶级数
f
t
a0 2
n1
(an
cos nt
解:
f1
t
a0 2
n1
(an
cos nt
bn
sin
nt)
T
a0
2 T
T 0
f
(t)dt
2
2
[
dt
T
dt]
0
T0
T
2
T
an
2T
T0
f
(t) cos ntdt
22 [
cos ntdt
T
cos ntdt]
T0
T
0
2
2
bn T
T
f (t)sin ntdt
0
2[
T
2 sin ntdt
n 1
二、指数傅里叶级数
当所取函数无穷多个时,指数函数集{e jnt , n为任 意整数}也是一个完备的正交函数集
周期为T的任意函数f(t)可以展开成指数傅里叶级数。
f (t) C0 C1e jt C2e j2t Cne jnt C1e jt C2e j2t Cne jnt
n 0, 1, 2,....
1 2
n

An
e jnt
称为:n次谐波分 量的复数振幅
f (t) Cne jnt
n

连续时间信号与系统的频域分析报告

连续时间信号与系统的频域分析报告

连续时间信号与系统的频域分析报告1. 引言连续时间信号与系统的频域分析是信号与系统理论中的重要分支,通过将信号和系统转换到频域,可以更好地理解和分析信号的频谱特性。

本报告将对连续时间信号与系统的频域分析进行详细介绍,并通过实例进行说明。

2. 连续时间信号的频域表示连续时间信号可以通过傅里叶变换将其转换到频域。

傅里叶变换将信号分解成一系列不同频率的正弦和余弦波的和。

具体来说,对于连续时间信号x(t),其傅里叶变换表示为X(ω),其中ω表示频率。

3. 连续时间系统的频域表示连续时间系统可以通过频域中的频率响应来描述。

频率响应是系统对不同频率输入信号的响应情况。

通过系统函数H(ω)可以计算系统的频率响应。

系统函数是频域中系统输出与输入之比的函数,也可以通过傅里叶变换来表示。

4. 连续时间信号的频域分析频域分析可以帮助我们更好地理解信号的频谱特性。

通过频域分析,我们可以获取信号的频率成分、频谱特性以及信号与系统之间的关系。

常用的频域分析方法包括功率谱密度估计、谱线估计等。

5. 连续时间系统的频域分析频域分析也可以用于系统的性能评估和系统设计。

通过分析系统的频响特性,我们可以了解系统在不同频率下的增益和相位变化情况,进而可以对系统进行优化和设计。

6. 实例分析以音频信号的频域分析为例,我们可以通过对音频信号进行傅里叶变换,将其转换到频域。

通过频域分析,我们可以获取音频信号的频谱图,从而了解音频信号的频率成分和频率能量分布情况。

进一步,我们可以对音频信号进行系统设计和处理,比如对音乐进行均衡、滤波等操作。

7. 结论连续时间信号与系统的频域分析是信号与系统理论中重要的内容,通过对信号和系统进行频域分析,可以更好地理解和分析信号的频谱特性。

频域分析也可以用于系统的性能评估和系统设计,对于音频信号的处理和优化具有重要意义。

总结:通过本报告,我们了解了连续时间信号与系统的频域分析的基本原理和方法。

频域分析可以帮助我们更好地理解信号的频谱特性和系统的频响特性,对系统设计和信号处理具有重要意义。

信号与系统-第三章 连续信号与系统的频域分析

信号与系统-第三章 连续信号与系统的频域分析


T 2 T 2
f (t )e
jn0t

1 dt T


2


2
Ae jn0t dt
Ae T jn0
jn 0t

2


2
n0 n0 sin( ) sin( ) 2A A 2 2 n0 T n 0 T 2
sin x 令 Sa ( x) 称为抽样函数或取样函数 x

n 1,2,
2 bn f (t ) sin n 0 tdt n 1,2, 《信号与系统》 SIGNALS AND SYSTEMS 返回 T T
ZB
2 0 为基波频率,n0为谐波频率,an 和bn为傅里叶系数, T

[]dt表示从任意起始点 开始,取一个周期 T为积分区间。
A cos(n t )
n 0 n n 1


n


Fn e jn0t
n


Fn e j ( n 0t n )
说明周期信号可以分解为各次谐波分量的叠加,傅 里叶系数 An或 Fn 反映了不同谐波分量的幅度, n 或 n 反 映了不同谐波分量的相位。 频谱图清晰地表征了周期信号的频域特性,从频域 角度反映了该信号携带的全部信息。 返回《信号与系统》SIGNALS AND SYSTEMS ZB


4A n 0 2A n 0 sin( ) sin( ) n 0T 2 n 2
f (t )
《信号与系统》SIGNALS AND SYSTEMS
A T
n 1

2A n sin( 0 ) cosn 0t n 2

信号与系统第三章习题答案

信号与系统第三章习题答案

d (t - 1) « e- jw
\ e-2( t -1)d (t - 1) « e- jw
(8) U (t ) - U (t - 3) Q 根据傅里叶变换的线性性质可得: 1 U (t ) « p d (w ) + jw 1 U (t - 3) « e - j 3w (p d (w ) + ) jw \ U (t ) - U (t - 3) « ( 1- e - j 3w )(p d (w ) + 1 ) jw
U (t - 1) « e - jw (pd (w ) +
t 1 U ( - 1) « 2e - j 2w (pd (2w ) + ) 2 j 2w Q d (aw ) = 1 d (w ) a
\ 2e- j 2wpd (2w ) = 2pd (2w )w =0 = pd (w ) \ 2e - j 2w (pd (2w ) +
e - jtd (t - 2 ) « e - j 2(w +1)
(6) e -2( t -1)d (t - 1) Q 根据傅里叶变换的性质 f (t ± t0 ) « e ± jwt0 F ( jw ) 可得: e -2( t -1)d (t - 1) = d (t - 1) d (t ) « 1 (t = 1)
d F ( jw ) - 2 F ( jw ) dw
y ''(t ) + 4 y '(t ) + 3 y (t ) = f (t ) y ''(t ) + 5 y '(t ) + 6 y (t ) = f '(t ) + f (t )
(1) 求系统的频率响应 H(jw)和冲激响应 h(t) ; (2) 若激励 f (t ) = e-2tU (t ) ,求系统的零状态响应 y f (t ) 。 解: 方程 1:

信号与系统第3章选择题

信号与系统第3章选择题

6. 下列有关傅里叶变化计算错误的是( )。
A. ������������������������(������������ − 2������������) = ������������������������������������ �2������������ ������������� ������������������������2������������������������
第三章 连续时间信号和系统的频域表示与分析
选择题(答案+解析)
1. 周期信号的傅里叶级数的两种表示形式是( )。
A. 三角函数,反三角函数
B. 三角函数,指数
C. 指数,幂函数
D. 指数,对数
解析:B 周期信号的傅里叶级数有三角函数形式和指数形式。
2. 关于欧拉公式正确的是( )。(多选)
A.
cos(������������������������0������������)
C. ������������″ + 3������������′ + 2 = ������������′ + 2������������
D. ������������″ − 3������������′ + 2 = ������������′ + 2������������
解析:C 考察频响函数与微分方程间的转化。
B.
2 ������������
�2

������������−������������

������������−2�������������
C.
1 ������������
�2
+
������������−������������
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1
− jω0t
− jω0 t
N
N
A
1 、 ∆ω B 、 2 ∆ω C、 ∆ω D 、 4 ∆ω 2 5、信号经过时移后,其频谱函数的变化为( ) 。 A 、幅度频谱不变,相位频谱变化 B 、幅度频谱变化,相位频谱不变 C、幅度频谱、相位频谱均不变 D、幅度频谱、相位频谱均变化 1 6 、已知信号 f (t ) 刚好无失真通过某一系统,则信号 f ( t ) 能否无失真通过该系统 2 ( ) 。 A、不能 B、能 C、不一定 D、无法回答 7、信号的频带宽度与信号的持续时间成( ) 。 A、反比 B、正比 C、不变 D、无法回答 ) 。 8、频谱搬移后,信号的带宽( A、增大 B、减小 C、不变 D、无法回答 9 、在卷积 f (t ) = f (t ) * f (t ) 中,当 f (t ) 和 f (t ) 都是从 0 开始的函数时,积分限应为 ( ) 。 B、 ∫ C、 ∫ D、 ∫ A、 ∫ 10、系统频域分析的基础是( ) 。 A、线性特性 B、频域卷积特性 C、时域卷积特性 D、频移特性 11、无失真传输系统的含义是( ) 。 A、输出信号与输入信号完全一样 B、输出信号与输入信号相比,波形相同,起始位置不同 C、输出信号与输入信号相比,波形不同,起始位置相同 D、输出信号与输入信号相比,波形和起始位置都不同 12、无失真传输系统的频率特性是( ) 。 A、幅度特性和相频特性均为常数 B、幅频特性为常数,相频特性为 ω 的线性函数 C、幅度特性和相频特性均为 ω 的线性函数 D、幅度特性为 ω 的线性函数,相频特性为常数 13、信号 e ε (t − 1) 的频谱为( ) 。
2
) 。
e(t )
H ( jω )
y (t )
H ( jω ) ϕ (ω ) 1
−2
o
B
2 ω
A
、 y(t ) = 1 + 2 cos t + 1 sin(3t ) 2 1 C、 y (t ) = 1 + cos t + sin(3t ) 4
、 y(t ) = 1 + 2 cos t D、 y (t ) = 2 + 4 cos t H ( jω )
《信号与系统》 信号与系统》自测题
第 3 章 连续时间信号与 连续时间信号与系统的的 信号与系统的的频 系统的的频域分析
一、填空题 1、周期信号的傅里叶级数的两种表示形式是 和 。 谱和 谱。 2、信号的频谱包括两部分,他们分别是 3、从信号频谱的连续性和离散型来考虑,非周期信号的频谱是 的。 4、周期信号的频谱是 的。 5、时域为 1 的信号傅里叶变换是 。 6、已知 x (t ) 的傅里叶变换为 X ( jω ) ,则 x (t ) = x(3t ) 的傅里叶变换为 。 1 7、频谱函数 F (ω ) = [u (ω + 2) − u (ω − 2)] 的原函数 f (t ) = 。 2 8、频谱函数 F (ω ) = δ (ω − 2) + δ (ω + 2) 的傅里叶反变换 f (t ) = 。 df (t ) 9、已知 f (t ) 的频谱函数为 F ( jω ) ,则函数 e 的频谱函数为 。 dt 10、若 f (t ) 的频谱函数为 F ( jω ) ,则 f (t )e 的傅里叶变换为 , dfdt(t ) 的傅里叶变换为 。 11、 δ (t ) 的傅里叶变换是 。 1 。 12、已知 x (t ) 的傅里叶变换为 X ( jω ) ,则 y (t ) = x( t ) 的傅里叶变换为 3 13、常见的滤波器有 、 和 。 14、对带宽为 20kHz 的信号 f (t ) 进行抽样,其奈奎斯特间隔 T = µ s ;信 号 f (2t ) 的带宽为 kHz ,其奈奎斯特频率 f = kHz 。 15、人的声音频率为 300 ∼ 3400 Hz ,若对其无失真采样,则最低采样频率应为 。 16、对频带为 0 ∼ 20kHz 的信号进行抽样,最低抽样频率为 。 17、无失真传输系统的频率响应函数为 。 二、单项选择题 1、狄里赫利条件是傅里叶级数存在的( ) 。 A、充分条件 B、必要条件 C、充要条件 D、以上均否 2、当周期信号的周期增大时,频谱图中谱线的间隔( ) 。 A、增大 B、减小 C、不变 D、无法确定 3、当周期信号的持续时间减少时,频谱图中谱线的幅度( ) 。 A、增大 B、减小 C、不变 D、无法确定 4、当信号 f (t ) 的带宽为 ∆ω ,则信号 f (2t ) 的带宽为( ) 。
τ
τ
A
、 2 −jωjω
τ
、1 − 2 −2jω ) 。
D
、 2 −2jω
19
、信号 g (t − τ2 ) 的频谱为(
τ
−j ω 2
A
、 Sa( 2 ω )eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
τ
B
、τ Sa( 2 ω )e
−j ω 2
τ 、τ Sa(τ2 ω )e D、 τ Sa ( ω )e 2 20、信号经微分后,频谱中高频分量的比重( ) 。 A、增大 B、减小 C、不变 D、无法回答 21、理想低通滤波器(LPF)的频率特性为 H ( jω ) = G (ω ) ,输入信号为 f (t ) = Sa (π t ) , 输出信号 y(t ) = ( ) 。 A、 G (t ) B、 2π Sa (π t ) C、 Sa (π t ) D、 2π G (t ) 22、如果 f (t ) = g (t ) , f (t ) = cos(4π t ) 。则 f (t ) f (t ) 的频谱为( ) 。

、2 + j(1ω + 5) ) 。
D
、−2 + j1 (ω + 5)
15
ε (t )]
的傅里叶变换为(
A
、 2 +1 jω
B
1 、 −2 + jω
C
、 2 +jωjω
D
、 −2 j+ωjω
、周期信号 f (t ) = 1 + 2 cos t + 1 sin(3t ) 的傅里叶变换为( ) 。 2 1 A、 δ (ω ) + 2δ (ω + 3) + δ (ω − 3) 3 j B、 2πδ (ω ) + π [δ (ω + 3) − δ (ω − 3)] 2 j C、 2πδ (ω ) + 2π [δ (ω + 1) + δ (ω − 1)] + π [δ (ω + 3) − δ (ω − 3)] 2 j D、 δ (ω ) + 2[δ (ω + 1) + δ (ω − 1)] + [δ (ω + 3) − δ (ω − 3)] 2 ) 。 17、若 f (t ) ↔ F ( jω ) ,则 f (at − b) 的傅里叶变换为(
C
− jωτ jωτ
2π 2π 2π 1 2 2 1 2
A
、 Sa(ω + 4π ) * Sa(ω − 4π )
B
、 Sa (ω − 4π )
2
C
、 Sa (ω + 4π ) D、 Sa (ω + 4π ) + Sa (ω − 4π ) 1 23、如下图所示系统,当输入信号为 e(t ) = 1 + cos t + sin(3t ) 时的响应为( 2
16 A
1 ω 、a F ( j )e a
− jω
b a
B
、1 F ( jaω )e a
− jω
b a
C
ω 、1 F ( j )e a a

b a
D
1 ω 、a F ( j )e a
− jωb
18
、信号 f (t ) = δ (t ) − 2e
B
−2 t
ε (t )
的频谱为(
C
) 。 、 2 +jωjω
1 2 1 2 −
+∞
+∞
t
0
−∞
0−
0−
−∞
−2( t −1)
A
e 、 2+ jω
−2
B
、 −2e+ jω
−2
C
、 2e+ jω
− jω
D
、 −2e+ jω
−2
14
、信号 e

− (2 + 5 j ) t
ε (t )
的频谱为(
B
) 。
C
A
、2e− j5
d 、函数 dt [e
−2 t
、2e+ j5
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