数字信号习题4讲解
数字信号前四章参考习题解答(精品).docx
第1章离散时间信号和系统2.给定信号x(n) = \n + 30 < n < 40 其它(1)画图表示序列x(〃)；(2)用单位脉冲序列$(〃)及其加权和表示该序列；(3)分别画图表示序列 * (〃)二2x(z7-2) , % (〃) =2x(*2), x3 (")=x(-”2) o解：(1)x(〃)的波形如图1-1 (a)所示。
(2)x(/7)二一3<5(〃 + 4) -8(n + 3) + 6(n+ 2) + 3<5(« + 1) + 6S(n)+ 6$(〃一1) + 65(ji -2) + 66(n一3) + 6$(〃一4)(3)x(〃)的波形是x(〃)波形右移2位，再乘以2,画出图形如图1T (b)所示。
&(〃)的波形是x(〃)波形左移2位，再乘以2,画出图形如图1-1(C)所示。
画X3(〃)时，先画x(-〃)的波形(即将x(〃)的波形以纵轴为中心轴翻转180。
)，然后再右移2位，％(〃)波形如图1-1 (d)所示。
砂)6-86-12<b-16(a)(b)图)(|)14 10甲12-6 -5 -41-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 ^A-4©-8A-12 i-16图1T 题2解图4. 判断下列每个序列是否是周期性的，若是周期性的，试确定 其周期。
其中刀是常数。
所以x(〃)是周期的，周期为14。
所以x(〃)是周期的，周期为6。
/Q\H-I / x 八»)、 n . . n\o) x(n) = e= cos(——TT ) + j sin(——冗)=一 cos ——jsm —6 6 6 6可得2勿/气=12i2丸/口o=12丸，是无理数，所以x(〃)是非周期的。
5. 设系统分别用下面的差分方程描述，x(〃)表示系统的输入,"(〃)为系统的输出。
判定系统是否是线性时不变的。
要点提示：利用系统线性定义和时不变定义来证明。
数字信号处理习题及答案4
习题及答案4一、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 。
2π2．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 。
73．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 ）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 ( ) A 。
《数字信号处理》(2-7章)习题解答
第二章习题解答1、求下列序列的z 变换()X z ，并标明收敛域，绘出()X z 的零极点图。
(1) 1()()2nu n (2) 1()()4nu n - (3) (0.5)(1)nu n --- (4) (1)n δ+(5) 1()[()(10)]2nu n u n -- (6) ,01na a <<解：(1) 00.5()0.50.5nn n n zZ u n z z ∞-=⎡⎤==⎣⎦-∑，收敛域为0.5z >，零极点图如题1解图(1)。
(2) ()()014()1414n nn n z Z u n z z ∞-=⎡⎤-=-=⎣⎦+∑，收敛域为14z >，零极点图如题1解图(2)。
(3) ()1(0.5)(1)0.50.5nnn n zZ u n z z --=-∞-⎡⎤---=-=⎣⎦+∑，收敛域为0.5z <，零极点图如题1解图(3)。
(4) [](1Z n z δ+=，收敛域为z <∞，零极点图如题1解图(4)。
(5) 由题可知，101010910109(0.5)[()(10)](0.5)()(0.5)(10)0.50.50.50.50.50.5(0.5)n n nZ u n u n Z u n Z u n z z z z z z z z z z z --⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⋅=-----==--收敛域为0z >，零极点图如题1解图(5)。
(6) 由于()(1)nn n a a u n a u n -=+--那么，111()(1)()()()nn n Z a Z a u n Z a u n z z z a z a z a a z a z a ----⎡⎤⎡⎤⎡⎤=---⎣⎦⎣⎦⎣⎦=----=-- 收敛域为1a z a <<，零极点图如题1解图(6)。
(1) (2) (3)(4) (5) (6)题1解图2、求下列)(z X 的反变换。
数字信号处理课后答案+第4章(高西全丁美玉第三版)
6*． 按照下面的IDFT算法编写MATLAB语言 IFFT程 序， 其中的FFT部分不用写出清单， 可调用fft函数。 并分 别对单位脉冲序列、 矩形序列、 三角序列和正弦序列进行 FFT和IFFT变换， 验证所编程序。
解： 为了使用灵活方便， 将本题所给算法公式作为函 数编写ifft46.m如下： %函数ifft46.m %按照所给算法公式计算IFET function xn=ifft46(Xk， N) Xk=conj(Xk)； %对Xk取复共轭 xn=conj(fft(Xk， N))/N； %按照所给算法公式计算IFFT 分别对单位脉冲序列、 长度为8的矩形序列和三角序列 进行FFT， 并调用函数ifft46计算IFFT变换， 验证函数 ifft46的程序ex406.m如下：
快速卷积时， 需要计算一次N点FFT（考虑到H(k)= DFT［h(n)］已计算好存入内存）、 N次频域复数乘法和 一次N点IFFT。 所以， 计算1024点快速卷积的计算时间Tc 约为
Fs <
1024 = 15 625 次 /秒 65536 × 10−6
Fs 15625 = = 7.8125 kHz 2 2
1 x ( n) = IDFT[ X ( k )] = [DFT[ X * ( k )]]* N
%程序ex406.m %调用fft函数计算IDFT x1n=1； %输入单位脉冲序列x1n x2n=［1 1 1 1 1 1 1 1］； %输入矩形序列向量x2n x3n=［1 2 3 4 4 3 2 1］； %输入三角序列序列向量x3n N=8； X1k=fft(x1n， N)； X2k=fft(x2n， N)； X3k=fft(x3n， N)； %计算x1n的N点DFT %计算x2n的N点DFT %计算x3n的N点DFT
数字电子技术基础(第四版)课后习题答案-第四章
第4章触发器[题4.1]画出图P4.1所示由与非门组成的基本RS触发器输出端Q、Q的电压波形，输入端S、R的电压波形如图中所示。
图P4.1[解]见图A4.1图A4.1[题4.2]画出图P4.2由或非门组成的基本R-S触发器输出端Q、Q的电压波形，输出入端S D，R D的电压波形如图中所示。
图P4.2[解]见图A4.2[题4.3]试分析图P4.3所示电路的逻辑功能，列出真值表写出逻辑函数式。
图P4.3 [解]：图P4.3所示电路的真值表S R Q n Q n+1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0* 1 110*由真值表得逻辑函数式 01=+=+SR Q R S Q nn[题4.4] 图P4.4所示为一个防抖动输出的开关电路。
当拨动开关S 时，由于开关触点接触瞬间发生振颤，D S 和D R 的电压波形如图中所示，试画出Q 、Q 端对应的电压波形。
图P4.4[解] 见图A4.4图A4.4[题4.5] 在图P4.5电路中，若CP 、S 、R 的电压波形如图中所示，试画出Q 和Q 端与之对应的电压波形。
假定触发器的初始状态为Q =0。
图P4.5[解]见图A4.5图A4.5[题4.6]若将同步RS触发器的Q与R、Q与S相连如图P4.6所示，试画出在CP信号作用下Q和Q端的电压波形。
己知CP信号的宽度tw= 4 t Pd 。
t Pd为门电路的平均传输延迟时间，假定t Pd≈t PHL≈t PLH，设触发器的初始状态为Q=0。
图P4.6图A4.6[解]见图A4.6[题4.7]若主从结构RS触发器各输入端的电压波形如图P4.7中所给出，试画Q、Q端对应的电压波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
图P4.7[解] 见图A4.7图A4.7R各输入端的电压波形如图P4.8所示，[题4.8]若主从结构RS触发器的CP、S、R、D1S。
试画出Q、Q端对应的电压波形。
数字信号处理—原理、实现及应用(第4版)第4章 模拟信号数字处理 学习要点及习题答案
·78· 第4章 模拟信号数字处理4.1 引 言模拟信号数字处理是采用数字信号处理的方法完成模拟信号要处理的问题，这样可以充分利用数字信号处理的优点，本章也是数字信号处理的重要内容。
4.2 本章学习要点(1) 模拟信号数字处理原理框图包括预滤波、模数转换、数字信号处理、数模转换以及平滑滤波；预滤波是为了防止频率混叠，模数转换和数模转换起信号类型匹配转换作用，数字信号处理则完成对信号的处理，平滑滤波完成对数模转换后的模拟信号的进一步平滑作用。
(2) 时域采样定理是模拟信号转换成数字信号的重要定理，它确定了对模拟信号进行采样的最低采样频率应是信号最高频率的两倍，否则会产生频谱混叠现象。
由采样得到的采样信号的频谱和原模拟信号频谱之间的关系式是模拟信号数字处理重要的公式。
对带通模拟信号进行采样，在一定条件下可以按照带宽两倍以上的频率进行采样。
(3) 数字信号转换成模拟信号有两种方法，一种是用理想滤波器进行的理想恢复，虽不能实现，但没有失真，可作为实际恢复的逼近方向。
另一种是用D/A 变换器，一般用的是零阶保持器，虽有误差，但简单实用。
(4) 如果一个时域离散信号是由模拟信号采样得来的，且采样满足采样定理，该时域离 散信号的数字频率和模拟信号的模拟频率之间的关系为T ωΩ=，或者s /F ωΩ=。
(5) 用数字网络从外部对连续系统进行模拟，数字网络的系统函数和连续系统传输函数 之间的关系为j a /(e )(j )T H H ωΩωΩ==，≤ωπ。
数字系统的单位脉冲响应和模拟系统的单位冲激响应关系应为 a a ()()()t nTh n h t h nT === (6) 用DFT （FFT ）对模拟信号进行频谱分析（包括周期信号），应根据时域采样定理选择采样频率，按照要求的分辨率选择观测时间和采样点数。
要注意一般模拟信号（非周期）的频谱是连续谱，周期信号是离散谱。
用DFT （FFT ）对模拟信号进行频谱分析是一种近似频谱分析，但在允许的误差范围内，仍是很重要也是常用的一种分析方法。
(完整word版)数字信号处理习题及答案
==============================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（n ） 表示y （n )=｛2，7,19，28,29，15｝2. ①求下列周期)54sin()8sin()4()51cos()3()54sin()2()8sin()1(n n n n n ππππ-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）)81(j e )(π-=n n x 解: （1） 因为ω=73π， 所以314π2=ω， 这是有理数， 因此是周期序列， 周期T =14。
（2） 因为ω=81, 所以ωπ2=16π， 这是无理数, 因此是非周期序列。
③序列)Acos(nw x(n)0ϕ+=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2n 0n 3，h(n)其他3n 0n/2设x(n) 例、⎩⎨⎧≤≤-=⎩⎨⎧≤≤=}23,4,7,4，23{0,h(n)*答案：x(n)=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)解得y （n )=｛2，7，19,28,29，15}③(n)x *(n)x 3)，求x(n)u(n u(n)x 2),2δ(n 1)3δ(n δ(n)2、已知x 2121=--=-+-+=}{1,4,6,5,2答案：x(n)=4. 如果输入信号为,求下述系统的输出信号。
现代数字信号处理课后习题解答
习题二1、求证：,()(,)x i j x i j xi xj R t t C t t m m =+。
证明：(,)(,)(,,,)x i j i j iji j i j i j R t t E x x x xp x x t t dx dx ==⎰⎰(,)[(),()](),()(,,,)()(,,,)(,)(,)i j i j j i i j i j j i i j i jx i j i x j x i x j x i j i j i ji j i x j x x x i j i j i j x i j x x x x x x x i j x x C t t E x m x m x m x m p x x t t dx dx x x x m x m m m p x x t t dx dx R t t m m m m m m R t t m m =--=--=--+=--+=-⎰⎰⎰⎰ 2、令()x n 和()y n 不是相关的随机信号，试证：若()()()w n x n y n =+，则w x y m m m=+和222w x y σσσ=+。
证明：(1)[()][()()][()][()]x ym E n E x n y n E x n E y n m m ωω==+=+=+ (2)2222222222[(())]{[()()()]}[(())(())][(())][(())]2[(())(())]2[]x y x y x y x y x y x y x y x y x y x yE n m E x n y n m m E x n m y n m E x n m E y n m E x n m y n m m m m m m m m m ωωσωσσσσ=-=+-+=-+-=-+-+--=++--+=+即222x y ωσσσ=+3、试证明平稳随机信号自相关函数的极限性质，即证明： ①当0τ=时，2(0),(0)x x x x R D C σ==； ②当τ=∞时,2(),()0x x x R m C ∞=∞=。
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H zk h n zkn
n0
其中抽样点须满足：
zk AW k A0W0ke j0k0 , k 0,1 , N 1
A0 ，W0 ，0 ，0为任意实数。
对于说法（1），只需取
A0 1，W0 a1，0 0 ，0 0
即起点为 z0 1，初始相角和角度差均为 0，a1为 螺线的伸缩率，就形成了实轴上各抽样点 zk ak , k 0,1,..., N 1。因此可以用CZT算法来计算 H (zk )
N 2
log2
N
32次复数乘法
N log2 N 64次复数加法
若不计乘 1及乘 j的运算量 则实际乘法次数为10次复数乘法
9. 在下列说法中选择正确的结论。线性调频 z 变换
(CZT) 可以用来计算一个M点有限长序列 hn 在 z 平 面的实轴上各zk 点的 z 变换 H z，使
(1) zk ak , k 0,1 , N 1，α 为实数，α≠±1。
倒位序
0001 1 1001 9 0101 5 1101 13 0011 3 1011 11 0111 7 1111 15
(1) 按时间抽取的基-2FFT流图 N 16 2L, L 4
共有L = 4级蝶形运算，每级N / 2 = 8个蝶形运算
X m1(k )
X m1( j)
WNr
X m (k ) -1 X m ( j)
log2
N
5
106
512 2
log
2
512
0.01152s
复加所需时间 T2 0.5 106 N log2 N 0.5 106 512log2 512 0.002304s
所以用 FFT 计算所需时间
T T1 T2 0.013824s
2.已知 X k ，Y k 是两个N点实序列 xn ，y n的DFT 值，今需要从 X k ，Y k 求 xn ，y n 的值，为了提
W *((N
k ))N
]RN
(k)
由x2 (n) Im[w(n)]得
X 2 (k
)
DFT [x2
(n)]
DFT {Im[ w(n )]}
1 j Wop (k )
1 2 j [W ((k))N
W *((N
k )) N
]RN (k)
解：由题意 X k DFT xn，Y k DFT y n 构造序列 Z k X k jY k 对Z k 作一次N点IFFT可得序列z n z(n) IDFT Z k
又根据DFT的线性性质
z(n) IDFT Z k IDFT X k jY k IDFT X k jIDFT Y k x n jy n
而xn ，y n 都是实序列 x n Re z n y n Im z n
3. N=16 时，画出基 -2 按时间抽取法及按频率抽取法 的 FFT 流图（时间抽取采用输入倒位序，输出自然数 顺序，频率抽取采用输入自然顺序，输出倒位序）。
每个蝶形的两节点距离为2m1 ，即从第一级到 第四级两节点距离分别为1，2，4，8。
系数WNr的确定：r (k )2 2L-m 即k的二进制左移L m位补零
(2) 按频率抽取的基-2FFT流图
同样共有L = 4级蝶形运算，每级N / 2 = 8个蝶形运算
基本蝶形是DIT 蝶形的转置
X m1(k ) X m1( j)
解： 自然序
倒位序
0 0000 0000 0 1 0001 1000 8 2 0010 0100 4 3 0011 1100 12 4 0100 0010 2 5 0101 1010 10 6 0110 0110 6 7 0111 1110 14
自然序
8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111
对于说法(2), zk ak, 则无法通过选择合适的A0和W0， 使之成为z平面上一段螺线作等分角后的一组抽样点。 因此不能用CZT算法来计算各zk点的z变换H (zk )。
DFT[x1(n)] jDFT[x2 (n)]
X1(k ) jX 2 (k ) Re[w(n)] j Im[w(n)]
Wep (k) Wop (k)
由x1(n) Re[w(n)]得
X1(k) DFT[x1(n)] DFT{Re[w(n)]} Wep (k)
1 [W 2
((k )) N
(2) zk ak, k 0,1 , N 1 ， α 为实数，α≠0 。
(3) (1)和(2)两者都行。
(4) (1)和(2)两者都不行。即线性调频 z 变换不能计算 H (z) 在 z 为实数时的抽样。
解：CZT 用于计算z平面上一段螺线作等分角的抽样点zk 上
的复频谱H (zk ) :
N 1
复加所需时间
T2 0.5106 N N 1 0.5106 512 512 1 0.130816s
所以直接利用DFT 计算所需时间： T T1 T2 1.441536s
(2) 利用 FFT 计算：
复乘次数为
N 2
log2
N
，复加次数为 N
log2
N
。
复乘所需时间
T1
5 106
N 2
WNr
-1
X m (k ) Xm( j)
每个蝶形的两节点距离为2Lm ，即从第一级到 第四级两节点距离分别为8，4，2，1。
系数WNr的确定：r (k )2 2m1 即k的二进制左移m 1位补零
N 16 直接计算DFT需要N 2 256次复数乘法
N (N -1) 240次复数加法
利用FFT计算需要
高运算效率，试用一个N点IFFT 运算一次完成。
例：设x1(n)和x2(n)都是N点的实数序列，试用 一次N点DFT运算来计算它们各自的DFT:
DFT[x1(n)] X1(k) DFT[x2 (n)] X 2 (k)
解：利用两序列构成一个复序列
w(n) x1(n) jx2 (n) 则
W (k) DFT[w(n)] DFT[x1(n) jx2 (n)]
第四章习题讲解
1.如果一台通用计算机的速度为平均每次复乘 5s ，
每次复加 0.5s，用它来计算512点的 DFT x n，问
直接计算需要多少时间，用FFT 运算需要多少时间。
解：(1)直接利用 DFT 计算：
复乘次数为 N 2 ，复加次数为 N N 1 。
复乘所需时间 T1 5106 N 2 5106 5122 1.31072s