数字信号第2节
数字信号处理第2章

Z变换与拉氏变换的关系:
这一关系实际上是通过 到了Z平面。
若将Z平面用极坐标表示
标表示
,代入
将S平面的函数映射
,S平面用直角坐 ,得:
上述关系表明: z 的模 r 仅与 s 的实部 相对应, z 的幅角 则仅与 s 的虚部 对应。
映射关系:
Z变换与拉氏变换的关系
0 0,2 (S平面实轴映射到Z平面的正实轴)
解:
,求它的傅立叶变换。
其幅度谱和相位谱分别为:
典型例题
❖ 例2 已知序列的傅立叶变换如下,求它的反变换。
解:
显然序列 h(n)不是绝对可和的,而是平方可和 的 ,但其依然存在傅立叶变换。 Parseval定理
典型例题
❖ 例3 证明复指数序列 x(n) e j0n 的傅立叶变换为:
证:根据序列的傅立叶反变换定义,利用冲击函 数 的性质,有:
即序列绝对可和
某的有 立些序些叶既列序变不,列换满若虽依足引然然绝入不存对频满在可 域足。和的以见的冲上后条击条例件函件。也数,不但满满,足足其平平傅方方立可可叶和和变条,换件其傅
也存在。如
、某些周期序列,见后例。
序列傅立叶变换的定义
5.常用序列的傅立叶变换
序列
(n)
傅立叶变换
1
1
典型例题
❖ 例1 已知
A形k(式k=求0,X取1(…:z),N)B,(此z) A( z )
时
为了方bi 便z i通常利用
i0
N
1 ai z i
X(z)/z的
i 1
若序列为因果序列,且N≥M,当X(z)的N个极点都是单
极点时,可以展开成以下的部分分式的形式:
则其逆Z变换为:
电子技术基础与技能第八章 数字信号

3.集成逻辑门电路的选用 以上讨论了 TTL和CMOS两种集成逻辑门电路 ,在具体的应用中可以根据要求来选用相关的器件 。器件的主要技术参数有传输延迟时间、功耗、噪 声容限、带负载能力等。若要求功耗低、抗干扰能 力强,则应选用CMOS 电路。其中 CMOS4000 系 列一般用于工作频率在1 MHz 以下、驱动能力要 求不高的场合;HCMOS 常用于工作频率在20 MHz 以下、要求较强驱动能力的场合。 若对功耗 和抗干扰能力没有特殊要求,可选用TTL 电路。
13
第三节 逻辑门电路 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓门就是一种开关,它能按照一定的条件去控制 信号的通过或不通过。逻辑即是门电路的输入和输 出之间存在一定的因果关系。电路的输入输出端只 有两种状态:一是高电平,用“1”表示;二是低 电平,用“0”表示。为了便于理解,这里用简单 的开关控制灯的电路来说明基本逻辑门电路的真值 表、电路符号和逻辑功能。
3
4
5
二、脉冲波形 1.脉冲波形的主要参数图8-1脉冲波形的主要 参数在数字电路中,加工和处理的都是脉冲波形, 而应用最多的是矩形脉冲。下面以图8-1所示的实 际矩形脉冲来描述脉冲波形的主要参数。
6
(1)脉冲幅度Um:脉冲电压波形变化的最大 值。
(2)脉冲上升时间tr:脉冲波形从0.1U m 到0.9Um 所需要的时间。 (3)脉冲下降时间tf:脉冲波形从0.9U m 到0.1Um 所需要的时间。 (4)脉冲宽度tw:脉冲上升沿0.5Um 到下降沿0.5Um 所需要的时间,单位与tr、 tf相同。 (5)脉冲周期T:在周期性脉冲中,相邻两个 脉冲波形重复出现所需要的时间,单位和tr、tf 相同。 7
(6)脉冲频率f:每秒时间内,脉冲出现的 次数,单位为赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)、 兆赫兹(MHz)。
数字信号处理_第二章

试画出其级联型网络结构。
解: 将H(z)分子、分母进行因式分解,然后两两组合, 得到:
(2 0.379 z 1 )(4 1.24 z 1 5.264 z 2 ) H ( z) (1 0.25z 1 )(1 z 1 0.5z 2 )
5.3
IIR系统的基本网络结构
5.3
IIR系统的基本网络结构
系数ai 、bi对滤波器性能的控制关系不直接,调 整不方便。 响应对系统变化过于灵敏,也就是对有限精度 (有限字长)运算过于灵敏,容易出现不稳定 或产生较大误差。
直接型结构的缺点:
极点对系数的变化过于灵敏,从而使系统频率
5.3
IIR系统的基本网络结构
二、级联型 把H(z) 分解(因式分解)成几个一阶或二阶 数字网络的级联形式:
H ( z) A H1 ( z) H 2 ( z) ... H K ( z)
式中 H j ( z) 表示一个一阶或二阶的数字网络的 系统函数,每个 H j ( z) 的网络结构均采用前面 介绍的直接型网络结构。
5.3
IIR系统的基本网络结构
实现步骤: (1)先将系统函数按零、极点进行因式分解
第五章 时域离散系统的基本网络结构
5.1 引言
1、滤波器的差分方程
y (n) ai y(n i) bi x(n i)
i 1 i 0 N M
所以,一个滤波系统的输出是其过去 N 点输出 的线性组合加上当前输入序列与过去 M 点输入序列 的线性组合。输出 y (n) 除了与当前的输入 x(n) 有 关,同时还与过去的输入和过去的输出有关,系统 是带有记忆的。
z 1
y(n 2)
5.3
IIR系统的基本网络结构
数字信号处理西安邮电大学第一章 (2)

x(n N ) A sin[(n N )0 ] A sin( N0 n0 )
若Nω0=2πk, 当k为正整数时,则
x(n) x(n N )
这时的正弦序列就是周期性序列,其周期满足N=2πk/ω0
(N,k必须为整数)。可分几种情况讨论如下。 (1) 当2π/ω0为正整数时,周期为2π/ω0。 (2) 当2π/ω0不是整数,而是一个有理数时(有理数可表示 成分数),设
x(n)
x(0) x(-1) x(-2) x(-3)
x(1)
x(2)
x(3)
-5 -4 x(-5)
-3 -2 -1 0
1
2
3 4
5
6
n
x(-4) x(4)
x(5) x(6)
图 1-1 离散时间信号x(n)的图形表示
离散时间信号常常可以由对模拟信号(如语音信号)进行等 间隔采样而得到。例如,对于一个连续时间信号xa(t),以每秒
y(n)=T[x(n)]
y(n-n0)=T[x(n-n0)] 例1.3.2 检查y(n)=ax(n)+b代表的系统是否是时不变系统, a和b是常数。 解: y(n)=ax(n)+b y(n-n0)=ax(n- n0)+b y(n- n0)=T[x(n- n0)] 因此该系统是时不变系统。
例1.3.3 检查y(n)=nx(n)所代表的系统是否是时不变系统。 解 : y(n)=nx(n) y(n-n0)=(n- n0)x(n- n0) T[x(n- n0)]=nx(n- n0) y(n- n0)≠T[x(n- n0)] 因此该系统是时变系统。 同样方法可以证明
x(n)* (n) x(n)
x(n)* (n m) x(n m)
数字信号处理课后习题答案

(修正:此题有错,
(3)系统的单位脉冲响应 而改变,是两个复序列信号之和)
(4)
(修正: 随上小题答案
(修正:此图错误,乘系数应该为 0.5,输出端 y(n)应该在两个延迟器 D 之间)
1-25 线性移不变离散时间系统的差分方程为
(1)求系统函数 ; (2)画出系统的一种模拟框图; (3)求使系统稳定的 A 的取值范围。 解:(1)
(2)
(3)
解:(1)
(2)
(3)
1-7 若采样信号 m(t)的采样频率 fs=1500Hz,下列信号经 m(t)采样后哪些信号不 失真? (1) (2) (3) 解:
(1)
采样不失真
(2)
采样不失真
(3)
,
采样失真
1-8 已知
,采样信号 的采样周期为 。
(1) 的截止模拟角频率 是多少?
(2)将 进行 A/D 采样后, 如何?
(3)最小阻带衰减 5-4
由分式(5.39)根据 A 计算 ,如下: 由表 5.1 根据过度带宽度 计算窗口:
单位脉冲响应如下:
单位脉冲响应如下:
其中 为凯泽窗。 5-5 答:减小窗口的长度 N,则滤波器的过度带增加,但最小阻带衰减保持不变。 5-6:图 5.30 中的滤波器包括了三类理想滤波器,包括了低通,带通和高通,其响应的单位
(1)
,
(2)
1-18 若当 时
;时
(1)
,其中
(2) 证明:
,收敛域
,其中 N 为整数。试证明: ,
(1) 令 其中
,则 ,
(2)
,
1-19 一系统的系统方程及初时条件分别如下: ,
(1)试求零输入响应 ,零状态响应 ,全响应 ; (2)画出系统的模拟框图 解: (1)零输入响应
数字信号处理(第三版)第2章习题答案

第2章 时域离散信号和系统的频域分析
2.3
求信号与系统的频域特性要用傅里叶变换。 但分析频 率特性使用Z变换却更方便。 我们已经知道系统函数的极、 零点分布完全决定了系统的频率特性, 因此可以用分析极、 零点分布的方法分析系统的频率特性, 包括定性地画幅频 特性, 估计峰值频率或者谷值频率, 判定滤波器是高通、 低通等滤波特性, 以及设计简单的滤波器(内容在教材第5 章)等。
X e (e j ) FT[xr (n)]
Hale Waihona Puke 1 1 ej2 1 e j2 1 (1 cos 2)
24
4
2
因为 所以
Xe
(e j
)
1 2
[X
(e j
)
X
(e j
)]
X(ejω)=0π≤ω≤2π
X(e-jω)=X(ej(2π-ω))=0 0≤ω≤π
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
当0≤ω≤π时,
用留数定理求其逆变换, 或者将z=ejω代入X(ejω)中, 得到X(z)函数, 再用求逆Z变换的方法求原序列。 注意收 敛域要取能包含单位圆的收敛域, 或者说封闭曲线c可取 单位圆。
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
例如, 已知序列x(n)的傅里叶变换为
X
(e
j
)
1
1 ae
j
a 1
1 求其反变换x(n)。 将z=ejω代入X(ejω)中, 得到 X (z) 1 az 1
三种变换互有联系, 但又不同。 表征一个信号和系统 的频域特性是用傅里叶变换。 Z变换是傅里叶变换的一种推 广, 单位圆上的Z变换就是傅里叶变换。
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
第二十一章信息的传递(知识清单)九年级物理全一册(人教版)(教师版)

第二十一章信息的传递(知识清单)第1节现代顺风耳——一、电流把信息传到远方1. 的结构及工作原理最简单的由话筒和听筒组成。
为了完成通话,话筒和听筒之间要连上一对线。
话筒把声音转换成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方。
在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又转换成了声音。
话筒听筒(1)话筒①主要组成:碳粒和膜片等。
②作用:把声信号变成电信号(即变化的电流)。
③工作原理:当人对着话筒讲话时,声波使膜片振动,膜片忽松忽紧地挤压碳粒,电阻随之发生变化,在电路中产生随声音振动而变化的电流,话筒相当于一个可变电阻器。
(2)听筒①主要组成:电磁铁、膜片。
②作用:把电信号还原成声信号。
③工作原理:当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时,电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化,使膜片振动起来,产生和对方说话声音相同的声音,把电信号转换为声信号。
2. 机工作电路图同一部中,话筒和听筒是并联的;两部中(对方的),话筒与对方的听筒是串联的,对方的话筒与自己的听筒是串联的(选填“串联”或“并联”)。
二、交换机1. 交换机的作用交换机的作用:减少线的数量,提高线路的利用率。
便于通话时接通,通话完毕断开。
交换机交换机的连接2. 交换机的连接(1)一个地区的都接到同一台交换机上,每部都编上号码。
使用时,交换机把需要通话的两部接通,通话完毕再将线路断开。
(2)如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干线,这样两个不同的交换机的用户就能互相通了。
例如:北京地区交换机的编号(即区号)010,上海地区交换机的编号(即区号)021。
使用时,交换机把需要通话的两部接通,通话完毕再将线路断开。
3. 交换机的发展(1)早期的交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的,工作效率低,劳动强度大。
(2)1891年出现了自动交换机,它通过电磁继电器进行接线。
(3)现代的程控交换机利用了电子计算机技术,只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序,电脑就能“见机行事”,能按用户所拨的号码自动接通话机。
《数字信号处理》第二章 离散信号和抽样定理

信息。
重要结论
第三节 抽样定理
*带限信号抽样定理:
要想连续信号抽样后能够不失真的还原 出原信号,则抽样频率必须大于或等于两 倍原信号频谱的最高频率(2fm≤ fs),这就是 奈奎斯特抽样定理。
第三节 抽样定理
二、如何从抽样信号恢复出带限信号x(t)
n
其中
1 g (t)
0
t
2
t
2
Ts
第二节 连续信号的离散化
xa (t)
抽样器
(电子开关) P(t)
T
xa (t)
xˆs (t)
fs
1 T
xˆs (t)
第二节 连续信号的离散化
理想抽样:当τ 趋于零的极限情况时,抽样脉冲
方波p(t)变成了冲激函数序列δT(t),这些冲击函数 的强度准确地为采样瞬间的xa(t)幅值,这样的抽 样称为理想抽样。
余弦与正弦序列示意图如下:
第一节 离散时间信号
5、 用单位脉冲序列表示任意序列
任意序列x(n)都可用单位脉冲序列δ(n)表示成 加权和的形式,即
x(n) x(m) (n m) m
如:
a n x(n)
可表示为 0
10 n 10 其他
10
x(n) am (n m)
样品集合可以是本来就存在的,也可以是由模拟 信号通过采样得来的或者是用计算机产生的。
第一节 离散时间信号
离散时间信号的时域表示 1) 表示离散时间信号可采用枚举的方式。例如
{x(n)}={…,-1.5,-8.7,2.53,0.0,6,7.2, …}
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15
16
x2 (n)* h(n) [ L, 2L M 2]
L,2L M 2点分段后不同
前面的M-1点不同,后面的M-1点也不同
17
h(m)
C b a
任取一段数据:x'(n) [A,B]
同序列号的序列 值逐项对应相乘
4
5)时间尺度变换
x(mn) 抽取
x(n) xa (t ) t nT x(mn) xa (t ) t mnT
5
6)序列的卷积:
定义: y (n) x(n) * h(n) x(m)h(n m) 解卷积步骤:
m
1)将 x ( n)与h( n) 用 x(m) 和 h(m) 表示,并将 h(m) 翻转,形成 h(m) 2)将 h( m) 移位n,得到 h(n m) , n>0 时,序列右移;n<0时,序列左移 3)将 x(m) 和 h(n m) 相同m的序列值对应 相乘后,再相加。
m
h(m) x(n m) x(m)h(n m)
m
4 m 0
m
R ( m) a
5
( nm)
U (n m) a ( n m )U (n m)
0, n 0 n ( nm) a ,0 n 4 m 0 4 ( nm) ,n 4 a m 0
按照上述三个步骤可得到卷积结果 y (n)
6
例: x(n)
h ( n ) R ( n) R (n) , 求:y (n) x(n) * h(n)
3
4
解:由定义可以得到
y(n) R (m) R (n m)
m 3 4
R 3 (m)
0m2
R 4 (n m)
0 nm 3 0n5
x(n)*[h1 (n) h 2 (n)] x(n)*h1 (n) x(n)*h 2 (n)
13
7)用 (n) 表示任意序列 x(n):
x(n)=x(n)* (n) =
特别的, u(n)
m
x(m) (n m)
(m)
14
m
u(m) (n m)
'
h(n) RM (n)
然后将序列x (n)分成长度为L的许多段 每一段和前一度重叠M-1个点
’ x1 (n)* h(n) [0, L M 2] 舍掉前面的M-1个点
19
20
n m
(n m)
m 0
h(n) RM (n)
x ( m)
x1 (m)
0 L-1 L
x2 (m)
2L-1 2L
x2 (m)
3L-1
h(m)
M-1 0
x(n)* h(n) [ x1 (n) x2 (n)] [0, 2L M 2] x1 (n)* h(n) [0, L M 2] x2 (n)* h(n) [ L, 2L M 2] x3 (n)* h(n) [2L,3L M 2]
12
卷积性质说明:
卷积中主要运算是反转、移位、相乘和相加,这类 卷积称为序列的线性卷积。设两序列的长度是N和M, 线性卷积后的序列长度为(N+M-1). 线性卷积服从交换律、结合律和分配律: x(n)*h(n)=h(n)*x(n)
x(n)*[h1 (n)*h 2 (n)] (x(n)*h1 (n))*h 2 (n)
4
R (1 m)
4
R (m) R (1 m)
m 0 3 4
=2
-3-2-1 0 1
m
9
R (1 m)
4
R ( 1 m )
4
-3-2-1 0 1
m
-3-2-1 0 1
m
y(1) R (m) R (1 m)
m 3 4
R (m) R (1 m)
三、序列的运算
1)移位 序列X(n),m>0时
X(n-m): 延时/右移m位
X(n+m): 超前/左移m位
1
2)翻转
X(-n)是以 n=0的纵轴 为对称轴将序列 X(n) 对称翻转
2
3)和
x(n) x1 (n) x2 (n)
同序列号的序列 值逐项对应相加
3
4)积
x(n) x1 (n) x2 (n)
线性卷积后的输出:x'(n) h(n) [A,B+M-1] 从A开始的前面M-1个点不正确,B以后的M-1个点也不正确
只有中间一段输出数据是正确的
不正确舍掉,保留正确的部分 不正确时刻的输出,上一 段已经算出,且是正确的
18
不正确
正确
2)重叠保留法
将序列x(n)右移M-1得到x (n),
'
7
y(n) R 3 (m)R 4 (n m), 0 n 5
m 0
2
R (n)
4
R ( m)
4
1
0 1 2 3
n
-3-2-1 0
m
8
R ( m)
3
R (1 m
※
-3-2-1 0 1
m
y(1) R (m) R (1 m)
m
2
3
m 0 3 4
2
=0
10
n 1, 0 n 2 y(n) 6 n,3 n 5 0, 其他
11
下面采用解析法进行求解.
例:h(n) a u (n), x(n) R5 (n),
n
求:y(n) h(n) * x(n)
解.
y ( n) h( n) * x ( n)