数字信号处理米特拉第四版实验三答案
数字信号处理 Chapter03答案

11
3.2 Properties of the z-Transform
Ex. ( linearity) x(n) = [3(2n) – 4(3n)] u(n) 3 4 – 1 – 2z –1 1 – 3z –1
X(z) =
ROC: |z| > 3
12
3.2 Properties of the z-Transform
z = re
jθ
=
n =−∞
∑ x ( n )r
−n
∞
− n − jθ n
e
X ( z) ≤
n =−∞
∞
∑
−1
x (n) r
+∑
n=0
∞
∞
x ( n) rn
x (n) rn
≤ ∑ x ( −n ) r + ∑
n n =1 n =0
7
3.1 The z-Transform
3.1.1 The Direct z-Transform
3.2 Properties of the z-Transform
X(z) = ∑ x(n) z – n
14
3.2 Properties of the z-Transform
X(z) = ∑ x(n) z – n
15
X(z) = ∑ x(n) z – n
16
3.3 Rational z-Transforms
1 2 −1 1 2 2
X ( z ) = 1+ z + (
X ( z) = 1 1− z
1 2 −1
)
z + .... + (
−2
1 n 2
)
z −n
数字信号处理实验答案

实验一熟悉Matlab环境一、实验目的1.熟悉MATLAB的主要操作命令。
2.学会简单的矩阵输入和数据读写。
3.掌握简单的绘图命令。
4.用MATLAB编程并学会创建函数。
5.观察离散系统的频率响应。
二、实验内容认真阅读本章附录,在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子,体会各条命令的含义。
在熟悉了MATLAB基本命令的基础上,完成以下实验。
上机实验内容:(1)数组的加、减、乘、除和乘方运算。
输入A=[1 2 3 4],B=[3 4 5 6],求C=A+B,D=A-B,E=A.*B,F=A./B,G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。
clear all;a=[1 2 3 4];b=[3 4 5 6];c=a+b;d=a-b;e=a.*b;f=a./b;g=a.^b;n=1:4;subplot(4,2,1);stem(n,a);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A');subplot(4,2,2);stem(n,b);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B');subplot(4,2,3);stem(n,c);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C');subplot(4,2,4);stem(n,d);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D');subplot(4,2,5);stem(n,e);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E');subplot(4,2,6);stem(n,f);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F');subplot(4,2,7);stem(n,g);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G');(2)用MATLAB实现下列序列:a) x(n)=0.8n0≤n≤15b) x(n)=e(0.2+3j)n0≤n≤15c) x(n)=3cos(0.125πn+0.2π)+2sin(0.25πn+0.1π) 0≤n≤15d) 将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x16(n)=x(n+16),绘出四个周期。
数字信号处理教程第四版答案

z2 x (n ) [z ]z 0 8 1 (z )z 4
当n 0时,围线内部没有极点 ,故x(n) 0
1 x(n) 7 u(n 1) 8(n) 4
n
z2 部分分式法: X(z) 1 z 4 X(z) z2 A1 A2 故 1 1 z z (z )z z 4 4
数 字 信 号 处 理
第二章 z变换与离散时间傅里叶 变换(DTFT)
2.2 z变换的定义与收敛域
序列x(ห้องสมุดไป่ตู้)的z变换定义为:
n x ( n ) z
X ( z)
n
对任意给定序列x(n),使其z变换收敛的所有z值的集合 称为X(z)的收敛域,上式收敛的充分必要条件是满足绝 对可和
1 z2 A1 [(z ) ] 1 7 1 4 (z )z z 4 4 z2 A 2 [z ] 8 1 z 0 (z )z 4
n
7 1 X( z ) 8,| z | 1 1 4 1 z 4
1 x(n) 7 u(n 1) 8(n) 4
1 | z | 4
n 1
jIm[z]
1/4 o
Re[z]
当n 1时,分母中z的阶次比分子中 z的阶次高两阶 或两阶以上,可用围线 外部极点求解
1 (z 2)z n 1 1 n x (n ) [(z ) ] 1 7( ) z 1 4 4 4 z 4
z2 当n 0时,F(z) ,此时围线内部有一阶 极点z 0 1 (z )z 4
1 n x (n ) ( ) u (n ) 2
部分分式法: Z[a n u (n )]
1 , | z || a | 1 1 az
数字信号处理—原理、实现及应用(第4版)第3章 离散傅里叶变换及其快速算法 学习要点及习题答案

·54· 第3章 离散傅里叶变换(DFT )及其快速算法(FFT )3.1 引 言本章是全书的重点,更是学习数字信号处理技术的重点内容。
因为DFT (FFT )在数字信号处理这门学科中起着不一般的作用,它使数字信号处理不仅可以在时域也可以在频域进行处理,使处理方法更加灵活,能完成模拟信号处理完不成的许多处理功能,并且增加了若干新颖的处理内容。
离散傅里叶变换(DFT )也是一种时域到频域的变换,能够表征信号的频域特性,和已学过的FT 和ZT 有着密切的联系,但是它有着不同于FT 和ZT 的物理概念和重要性质。
只有很好地掌握了这些概念和性质,才能正确地应用DFT (FFT ),在各种不同的信号处理中充分灵活地发挥其作用。
学习这一章重要的是会应用,尤其会使用DFT 的快速算法FFT 。
如果不会应用FFT ,那么由于DFT 的计算量太大,会使应用受到限制。
但是FFT 仅是DFT 的一种快速算法,重要的物理概念都在DFT 中,因此重要的还是要掌握DFT 的基本理论。
对于FFT 只要掌握其基本快速原理和使用方法即可。
3.2 习题与上机题解答说明:下面各题中的DFT 和IDFT 计算均可以调用MA TLAB 函数fft 和ifft 计算。
3.1 在变换区间0≤n ≤N -1内,计算以下序列的N 点DFT 。
(1) ()1x n =(2) ()()x n n δ=(3) ()(), 0<<x n n m m N δ=- (4) ()(), 0<<m x n R n m N = (5) 2j()e, 0<<m n N x n m N π=(6) 0j ()e n x n ω=(7) 2()cos , 0<<x n mn m N N π⎛⎫= ⎪⎝⎭(8)2()sin , 0<<x n mn m N N π⎛⎫= ⎪⎝⎭(9) 0()cos()x n n ω=(10) ()()N x n nR n =(11) 1,()0n x n n ⎧=⎨⎩,解:(1) X (k ) =1N kn N n W -=∑=21j0eN kn nn π--=∑=2jj1e1ekN n k nπ---- = ,00,1,2,,1N k k N =⎧⎨=-⎩(2) X (k ) =1()N knNM n W δ-=∑=10()N n n δ-=∑=1,k = 0, 1, …, N -1(3) X (k ) =100()N knNn n n W δ-=-∑=0kn NW 1()N n n n δ-=-∑=0kn NW,k = 0, 1, …, N -1为偶数为奇数·55·(4) X (k ) =1m knN n W -=∑=11kmN N W W --=j (1)sin esin k m N mk N k N π--π⎛⎫⎪⎝⎭π⎛⎫ ⎪⎝⎭,k = 0, 1, …, N -1 (5) X (k ) =21j 0e N mn kn N N n W π-=∑=21j ()0e N m k nNn π--=∑=2j()2j()1e1em k N N m k Nπ--π----= ,0,,0≤≤1N k mk m k N =⎧⎨≠-⎩(6) X (k ) =01j 0eN nknN n W ω-=∑=021j 0e N k nN n ωπ⎛⎫-- ⎪⎝⎭=∑=002j 2j 1e1ek NN k N ωωπ⎛⎫- ⎪⎝⎭π⎛⎫- ⎪⎝⎭--= 0210j 202sin 2e2sin /2N k N N k N k N ωωωπ-⎛⎫⎛⎫- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎡⎤π⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎡⎤π⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,k = 0, 1, …, N -1或 X (k ) =00j 2j 1e 1e Nk N ωωπ⎛⎫- ⎪⎝⎭--,k = 0, 1, …, N -1(7) X (k ) =102cos N kn N n mn W N -=π⎛⎫ ⎪⎝⎭∑=2221j j j 01e e e 2N mn mn kn N N N n πππ---=⎛⎫ ⎪+ ⎪⎝⎭∑=21j ()01e 2N m k n N n π--=∑+21j ()01e 2N m k n N n π--+=∑=22j ()j ()22j ()j ()11e 1e 21e 1e m k N m k N N N m k m k N N ππ--+ππ--+⎡⎤--⎢⎥+⎢⎥⎢⎥--⎣⎦=,,20,,N k m k N mk m k N M ⎧==-⎪⎨⎪≠≠-⎩,0≤≤1k N - (8) ()22j j 21()sin ee 2j mn mnN N x n mn N ππ-π⎛⎫== ⎪-⎝⎭ ()()112222j j j ()j ()0011()=e e ee 2j 2j j ,2=j ,20,(0≤≤1)N N kn mn mn m k n m k n N N N N N n n X k W Nk m N k N mk k N --ππππ---+===--⎧-=⎪⎪⎨=-⎪⎪-⎪⎩∑∑其他(9) 解法① 直接计算χ(n ) =cos(0n ω)R N (n ) =00j j 1[e e ]2n n ωω-+R N (n )X (k ) =1()N knNn n W χ-=∑=0021j j j 01[e e ]e 2N kn n n N n ωωπ---=+∑=0000j j 22j j 11e 1e 21e 1e N N k k N N ωωωω-ππ⎛⎫⎛⎫--+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎡⎤--⎢⎥+⎢⎥⎢⎥--⎣⎦,k = 0, 1, … , N -1 解法② 由DFT 共轭对称性可得同样的结果。
数字信号处理习题及解答..

X (e j0 )
n 3
x ( n) 6
x(n)e jn
7
π
π
X (e j )d x(0) 2π 4π
X (e jπ )
n
n 3
7
(1) n x(n) 2
数字信号处理习题及解答
第三章 信号的傅里叶变换 2 试求如下序列的傅里叶变换: (1) x1(n)=δ(n-3)
第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答2解答第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答3第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答3解答第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答4第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答4解答第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答4解答第一章离散时间信号与离散时间系统数字信号处理习题及解答1第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答1解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答1解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答2解答第二章z变换及离散时间系统分析数字信号处理习题及解答3已知第二章z变换及离散时间系统分析112122113??????zzzx求出对应xz的各种可能的序列表达式
数字信号处理第四版高西全课后答案

第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(6) y(n)=x(n2)
令输入为
输出为
x(n-n0)
y′(n)=x((n-n0)2) y(n-n0)=x((n-n0)2)=y′(n) 故系统是非时变系统。 由于
T[ax1(n)+bx2(n)]=ax1(n2)+bx2(n2) =aT[x1(n)]+bT[x2(n)]
5. 设系统分别用下面的差分方程描述, x(n)与y(n)分别表示系统输入和输 出, 判断系统是否是线性非时变的。
(1)y(n)=x(n)+2x(n-1)+3x(n-2) (2)y(n)=2x(n)+3 (3)y(n)=x(n-n0) n0 (4)y(n)=x(-n)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
, 这是2π有理1数4, 因此是周期序
3
(2) 因为ω=
,
所以
1
8
=16π, 这是无理数, 因此是非周期序列。
2π
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
4. 对题1图给出的x(n)要求:
(1) 画出x(-n)的波形;
(2) 计算xe(n)= (3) 计算xo(n)=
1 2 [x(n)+x(-n)], 并画出xe(n)波形; 1 [x(n)-x(-n)], 并画出xo(n)波形; 2
(5) 系统是因果系统, 因为系统的输出不取决于x(n)的未来值。 如果
|x(n)|≤M, 则|y(n)|=|ex(n)|≤e|x(n)|≤eM,
7. 设线性时不变系统的单位脉冲响应h(n)和输入序列x(n)如题7图所示,
要求画出y(n)输出的波形。
解: 解法(一)采用列表法。
数字信号处理课后第三章习题答案

1 e j 0 N
2 j(0 k ) N 1 e
k 0, 1, , N 1
(8) 解法一
直接计算:
1 j 0 n x8 (n) sin(0 n) RN (n) [e e j 0 n ] R N ( n ) 2j
X 8 (n)
n 0
N 1
kn x8 (n)WN
k 0, 1, , N 1
(4)
X (k ) WNkn
n 0
m1
π j ( m1) k 1 WNkm N e 1 WNk
π sin mk N R (k ) N π sin k N
第3章
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
所以
DFT[ X (n)] X (n)W
n 0
N 1
N 1
kn N
N 1 mn kn x(m)WN WN n 0 m 0
N 1
n ( m k ) x(m)WN m 0 n 0
N 1
第3章
由于
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
第3章
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
(10) 解法一
X (k )
n 0
N 1
kn nWN
k 0, 1, , N 1
上式直接计算较难, 可根据循环移位性质来求解X(k)。 因为x(n)=nRN(n), 所
以
x(n)-x((n-1))NRN(n)+Nδ(n)=RN(n) 等式两边进行DFT, 得到
1 [e j0 n e j0 n ] e 2 j n 0
数字信号处理》课后作业参考答案

第3章 离散时间信号与系统时域分析3.1画出下列序列的波形(2)1()0.5(1)n x n u n -=- n=0:8; x=(1/2).^n;n1=n+1; stem(n1,x);axis([-2,9,-0.5,3]); ylabel('x(n)'); xlabel('n');(3) ()0.5()nx n u n =-()n=0:8; x=(-1/2).^n;stem(n,x);axis([-2,9,-0.5,3]); ylabel('x(n)'); xlabel('n');3.8 已知1,020,36(),2,780,..n n x n n other n≤≤⎧⎪≤≤⎪=⎨≤≤⎪⎪⎩,14()0..n n h n other n≤≤⎧=⎨⎩,求卷积()()*()y n x n h n =并用Matlab 检查结果。
解:竖式乘法计算线性卷积: 1 1 1 0 0 0 0 2 2)01 2 3 4)14 4 4 0 0 0 0 8 83 3 3 0 0 0 0 6 62 2 2 0 0 0 0 4 41 1 1 0 0 0 02 21 3 6 9 7 4 02 6 10 14 8)1x (n )nx (n )nMatlab 程序:x1=[1 1 1 0 0 0 0 2 2]; n1=0:8; x2=[1 2 3 4]; n2=1:4; n0=n1(1)+n2(1);N=length(n1)+length(n2)-1; n=n0:n0+N-1; x=conv(x1,x2); stem(n,x);ylabel('x(n)=x1(n)*x2(n)');xlabel('n'); 结果:x = 1 3 6 9 7 4 0 2 6 10 14 83.12 (1) 37πx (n )=5sin(n) 解:2214337w πππ==,所以N=14 (2) 326n ππ-x (n )=sin()-sin(n)解:22211213322212,2122612T N w T N w N ππππππ=========,所以(6) 3228n π-x (n )=5sin()-cos(n) 解:22161116313822222()T N w T w x n ππππππ=======,为无理数,所以不是周期序列所以不是周期序列3.20 已知差分方程2()3(1)(2)2()y n y n y n x n --+-=,()4()nx n u n -=,(1)4y -=,(2)10,y -=用Mtalab 编程求系统的完全响应和零状态响应,并画出图形。
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subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h));grid title('Magnitude Spectrum |H(e^{j\omega})|') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h));grid title('Phase Spectrum arg[H(e^{j\omega})]') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Phase in radians');
Imaginary part of H(ejω) 1 0.5 0 -0.5 -1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 ω /π
Magnitude Spectrum |H(ejω)| 1
1
1
1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 ω /π Phase Spectrum arg[H(ejω)]
Q3.4 The required modifications to Program P3_1 to evaluate the given DTFT of Q3.4 are given below:
% Program P3_1D % Evaluation of the DTFT clf; % Compute the frequency samples of the DTFT w = -4*pi:8*pi/511:4*pi; num = [1 3 5 7 9 11 13 15 17]; den = 1; h = freqz(num, den, w); % Plot the DTFT subplot(2,1,1) plot(w/pi,real(h));grid title('Real part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,imag(h));grid title('Imaginary part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); pause
• The imaginary part is 2π periodic and ODD SYMMETRIC.
• The magnitude is 2π periodic and EVEN SYMMETRIC.
• The phase is 2π periodic and ODD SYMMETRIC.
Q3.3 The required modifications to Program P3_1 to evaluate the given DTFT of Q3.3 are given below:
Answers:
( ) Q3.1
The expression of the DTFT being evaluated in Program P3_1 is -
H
e jω
=
1
2 −
+ z−1 0.6 z −1
The function of the pause command is - to pause execution of a Matlab program. Without arguments, pause waits for the user to type any key. With an argument, pause pauses for a number of seconds specified by the argument.
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
ω /π
Amplitude
Amplitude
Magnitude Spectrum |H(ejω)| 8
6
4
2
0
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
ω /π
Phase Spectrum arg[H(ejω)] 2
1
0
-1
-2
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
ω /π
Phase in radians
Name: SOLUTION (Havlicek) Section:
Laboratory Exercise 3
DISCRETE-TIME SIGNALS: FREQUENCY-DOMAIN REPRESENTATIONS
3.1 DISCRETE-TIME FOURIER TRANSFORM
Project 3.1 DTFT Computation
The jump in the phase spectrum is caused by - a branch cut in the arctan function used by angle in computing the phase. “angle” returns the principal branch of arctan.
% Program P3_1B % Evaluation of the DTFT clf; % Compute the frequency samples of the DTFT % because 0 \leq w \leq pi is the default for "freqz", % the vector "w" is now an output of freqz instead of an input. N = 512; num = [0.7 -0.5 0.3 1]; den = [1 0.3 -0.5 0.7]; [h,w] = freqz(num, den, N); % Plot the DTFT subplot(2,1,1) plot(w/pi,real(h));grid title('Real part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,imag(h));grid title('Imaginary part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); pause subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h));grid title('Magnitude Spectrum |H(e^{j\omega})|') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h));grid title('Phase Spectrum arg[H(e^{j\omega})]') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Phase in radians');
A copy of Program P3_1 is given below:
% Program P3_1 % Evaluation of the DTFT clf; % Compute the frequency samples of the DTFT w = -4*pi:8*pi/511:4*pi; num = [2 1];den = [1 -0.6]; h = freqz(num, den, w); % Plot the DTFT subplot(2,1,1) plot(w/pi,real(h));grid title('Real part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,imag(h));grid title('Imaginary part of H(e^{j\omega})') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); pause subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h));grid title('Magnitude Spectrum |H(e^{j\omega})|') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Amplitude'); subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h));grid title('Phase Spectrum arg[H(e^{j\omega})]') xlabel('\omega /\pi'); ylabel('Phase in radians');
Q3.5 The required modifications to Program P3_1 to plot the phase in degrees are indicated below:
50
0
-50
-100
-4
-3
-2
-1