数字信号处理 第四章 答案
《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3和4章fb

[e 2
n0
N 1
j 0 n
e
]e
j N j N 1 e 0 1 e 0 2π 2π j( 0 k) j( 0 k) 2 N N 1 e 1 e
第3章
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
解法二
因为
由DFT共轭对称性可得同样结果。
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
(6)
2π kn X (k ) cos mn W N N n0
N 1
N 1
1 2
j
2π N
mn
(e
e
-j
2π N
mn
-j
2π N
kn
)e
n0
1 2
N 1
j
2π N
(mk )n
e
1 2
n0
N 1
第3章
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
教材第3章习题与上机题解答
1. 计算以下序列的N点DFT, 在变换区间0≤n≤N-1内, 序列定义为 (1) x(n)=1 (2) x(n)=δ(n) (3) x(n)=δ(n-n0) 0<n0<N (4) x(n)=Rm(n) 0<m<N
1 2j
j(
2π N
mn )
[e
e
j(
2π N
mn )
]
2π sin mn N
n=0, 1, …, N-1
第3章
离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法 (FFT)
3. 已知长度为N=10的两个有限长序列:
北邮数字信号处理第四章附加题答案正式版

1. 请推导出三阶巴特沃思低通滤波器的系统函数,设1/c rad s Ω=。
解:幅度平方函数是:2261()()1A H j Ω=Ω=+Ω令: 22s Ω=- ,则有:61()()1a a H s H s s-=- 各极点满足121[]261,26k j k s ek π-+==所得出的6个 k s 为:15==j es 2321321jes j +-==π12-==πj e s 2321343jes j --==π2321354j es j -==π2321316j es j +==π15==j e s 2321321je s j +-==π12-==πj e s 2321343je s j --==π2321354j es j -==π2321316j es j +==π122))()(()(233210+++=---=s s s k s s s s s s k s H a 1221)(23+++==s s s s H a 代入s=0时, ,可得,故:1=)s (H a 10=k2. 设计一个满足下列指标的模拟Butterworth 低通滤波器,要求通带的截止频率6,p f kHz =,通带最大衰减3,p A dB =,阻带截止频率12,s f kHz =,阻带的最小衰减25s A dB =,求出滤波器的系统函数。
解: 2,2s s p p f f ππΩ=Ω=0.10.1101lg 101N 2lg()s pA A s p⎛⎫- ⎪-⎝⎭≥ΩΩ=4.15取N=5,查表得H(p)为:221()(0.6181)( 1.6181)(1)H p p p p p p =+++++ 因为3,p A dB =所以c p Ω=Ω[]52222()()0.618 1.618cs p c c c c c c H s H p s s s s s =Ω=Ω=⎡⎤⎡⎤+Ω-Ω+Ω-Ω+Ω⎣⎦⎣⎦3. 设计一个模拟切比雪夫低通滤波器,要求通带的截止频率 f p =3kHz ,通带衰减要不大于0.2dB ,阻带截止频率 f s = 12kHz ,阻带衰减不小于 50dB 。
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章

第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(3) 这是一个延时器, 延时器是线性非时变系统, 下面证明。 令输入为
输出为
x(n-n1)
y′(n)=x(n-n1-n0) y(n-n1)=x(n-n1-n0)=y′(n) 故延时器是非时变系统。 由于
T[ax1(n)+bx2(n)]=ax1(n-n0)+bx2(n-n0) =aT[x1(n)]+bT[x2(n)]
(5)y(n)=x2(n)
(6)y(n)=x(n2)
(7)y(n)=
n
(8)y(n)=x(n)sin(ωxn(m) )
m0
解: (1) 令输入为
输出为
x(n-n0)
y′(n)=x(n-n0)+2x(n-n0-1)+3x(n-n0-2) y(n-n0)=x(n-n0)+2x(n—n0—1)+3(n-n0-2)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题8解图(一)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(5) 画x3(n)时, 先画x(-n)的波形(即将x(n)的波形以纵轴为中心翻转180°), 然后再右移2位, x3(n)波形如题2解图(四)所示。
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题2解图(一)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题2解图(二)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题2解图(三)
分别求出输出y(n)。
(1) h(n)=R4(n), x(n)=R5(n) (2) h(n)=2R4(n), x(n)=δ(n)-δ(n-2) (3) h(n)=0.5nu(n), xn=R5(n)
解: (1) y(n)=x(n)*h(n)=
数字信号处理课后答案+第4章(高西全丁美玉第三版)

令 y(n)=x1(n)+jx2(n) Y(k)=DFT[y(n)] 则
这样, 通过一次N点IFFT计算就完成了计算2N点DFT。 当然还要进行由Y(k)求X1(k)、 X2(k)和X(k)的运算(运算量相对
k=0, 1, …, N-1
⎧ ⎛n⎞ ⎪ x1 ⎜ 2 ⎟ ⎪ ⎝ ⎠ x (n) = ⎨ ⎪x ⎛ n −1 ⎞ ⎪ 2⎜ 2 ⎟ ⎠ ⎩ ⎝
n = 偶数 n = 奇数
在编程序实现时, 只要将存放x1(n)和x2(n)的两个数组的元 素分别依次放入存放x(n)的数组的偶数和奇数数组元素中 即可。
运算流图。 但画图占篇幅较大, 这里省略本题解答, 请 读者自己完成。
很少)。 (2) 与(1)相同, 设 x1(n)=x(2n) n=0, 1, …, N-1 x2(n)=x(2n+1) n=0, 1, …, N-1 X1(k)=DFT[x1(n)] X2(k)=DFT[x2(n)] 则应满足关系式
1 X 1 ( k ) = DFT[ x1 ( n)] = Yep ( k ) = [Y ( k ) + Y * ( N − k )] 2 1 jX 2 (k ) = DFT[ jx2 (n)] = Yep (k ) = [Y ( k ) − Y * ( N − k )] 2
4. 设x(n)是长度为2N的有限长实序列, X(k)为x(n)的 2N点DFT。 (1) 试设计用一次N点FFT完成计算X(k)的高效算法。 (2) 若已知X(k) ,试设计用一次N点IFFT实现求X(k)的 2N点IDFT运算。
x1(n)和x2(n)均为实序列, 所以根据DFT的共轭对称性, 可用
② 由X1(k)和X2(k)构成N点频域序列Y(k): Y(k)=X1(k)+jX2(k)=Yep(k)+Yop(k)
(完整版)数字信号处理教程程佩青课后题答案

第一章 离散时间信号与系统2.任意序列x(n)与δ(n)线性卷积都等于序列本身x(n),与δ(n-n 0)卷积x(n- n 0),所以(1)结果为h(n) (3)结果h(n-2) (2(4)3 .已知 10,)1()(<<--=-a n u a n h n,通过直接计算卷积和的办法,试确定单位抽样响应为 )(n h 的线性移不变系统的阶跃响应。
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:)6()( )( )n 313si n()( )()873cos()( )(ππππ-==-=n j e n x c A n x b n A n x a分析:序列为)cos()(0ψω+=n A n x 或)sin()(0ψω+=n A n x 时,不一定是周期序列,nmm m n n y n - - -∞ = - ⋅ = = ≥ ∑ 2 31 2 5 . 0 ) ( 01当 3 4n m nm m n n y n 2 2 5 . 0 ) ( 1⋅ = = - ≤ ∑ -∞ = - 当 aa a n y n a a an y n n h n x n y a n u a n h n u n x m m nnm mn -==->-==-≤=<<--==∑∑--∞=---∞=--1)(11)(1)(*)()(10,)1()()()(:1时当时当解①当=0/2ωπ整数,则周期为0/2ωπ;②;为为互素的整数)则周期、(有理数当 , 2 0Q Q P QP =ωπ ③当=0/2ωπ无理数 ,则)(n x 不是周期序列。
解:(1)0142/3πω=,周期为14 (2)062/13πω=,周期为6 (2)02/12πωπ=,不是周期的 7.(1)[][]12121212()()()()()()[()()]()()()()[()][()]T x n g n x n T ax n bx n g n ax n bx n g n ax n g n bx n aT x n bT x n =+=+=⨯+⨯=+所以是线性的T[x(n-m)]=g(n)x(n-m) y(n-m)=g(n-m)x(n-m) 两者不相等,所以是移变的y(n)=g(n)x(n) y 和x 括号内相等,所以是因果的。
数字信号处理教程课后习题及答案

x(n
− m)sin
2π 9
+
π 7
即 T [x(n − m)] = y(n − m)
∴系统是移不变的
T [ax1(n) + bx2 (n)]
=
[ax1
(n)
+
bx2
(n
)]sin(
2π 9
+
π 7
)
即有 T [ax1(n)+ bx2 (n)]
= ay1(n) + by2 (n)
∴系统是线性系统
(1) T [ x(n)] = g(n)x(n) (2) (3) T [ x(n)] = x(n − n0 ) (4)
(c)
x (n )
=
e
j
(
n 6
−π )
分析:
序列为 x (n ) = A cos( ω 0n + ψ ) 或 x(n) = A sin( ω 0n +ψ ) 时,不一定是周期序列,
①当 2π / ω 0 = 整数,则周期为 2π / ω 0 ;
7
②当 2π = P ,(有理数 P、Q为互素的整数)则周期 为 Q ; ω0 Q
(3) y(n) = δ (n − 2) * 0.5n R3(n) = 0.5n−2 R3(n − 2) (4) x(n) = 2n u(−n −1) h(n) = 0.5n u(n)
当n ≥ 0 当n ≤ −1
∑ y(n) = −1 0.5n−m 2m = 1 ⋅ 2−n
m = −∞
3
y(n) = ∑n 0.5n−m 2m = 4 ⋅ 2n
∴所给系统在 y(0) = 0 条件下是线性系统。
6.试判断:
数字信号处理第4章习题解答教材

DFT [x2 (n)]
DFT {Im[ w(n )]}
1 j Wop (k )
1 2j
[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
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 2
[W
((k
))
N
W *((N
k ))N
]RN
(k)
由x2 (n) Im[w(n)]得
X 2 (k )
(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)
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
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)。
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
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( ) = e jω(k−2) 2a1cos(2ω) + 2a2 cos(ω) + a3
Hence for H(e jω) will be real for k = 2.
4.9
H1(e jω ) = α +
an LTI discrete-time system.
4.2 h[n] = δ[n] − αδ[n − R] . Taking the DTFT of both sides we get H(e jω ) =1 − αe− jωR . Let α =| α | ejφ , then the maximum value of H(e jω) is 1 + α, and the minimum value of
H(e jω ) = [2(a1 + a7 ) cos(3ω) + 2(a 2 + a6 ) cos(2ω) + 2(a3 + a5 ) cos(ω) + a4 ]e −j3ω , which is seen
to have linear phase.
4.8 The frequency response of the LTI discrete-time system is given by H(e jω) = a1ejωk + a2e jω(k−1) + a3ejω(k−2) + a2e jω(k−3) + a1ejω(k−4)
minimum value is 1 /(1+ | α |). There are R peaks and dips in the range 0 ≤ ω < 2π . The
locations
of
peaks
and
dips
are
given
by
1 − α e− jωR
=
1±
α,
or
e − jωR
=
±
|
to have the dc value of the magnitude response equal to unity the impulse response should be
multiplied by a factor of K, where K = (1 − α) /(1 − αM).
4.5 The group delay τ(ω) of an LTI discrete-time system with a frequency response H(e jω) =
Chapter 4 (2e)
4.1 If u[n] = zn is the input to the LTI discrete-time system, then its output is given by
∞
∞
∞
∑ ∑ ∑ y[n] = h[k]u[n − k] = h[k]zn−k = zn h[k]z−k = znH(z),
e− jω
and
H2(ejω) =
1 1− βe − jω
.
Thus,
H(e jω) =
H1(e
j
ω
)
H2
(e
jω
)
=
α + e− 1 − βe−
jω jω
.
H(e jω) 2
=
(α + e − jω)(α + e jω) (1− βe − jω)(1 −βe jω)
=
α2 1−
+ 2
2 α cosω βcos ω +
d H(e jω ) dω
–
d
H(e jω) dω
.
Equivalently,
–
dφ(ω) dω
=
j
e jφ(ω) H(e jω ) e jφ(ω)
d H(e jω ) dω
–
d H(e jω) dω
jH(e jω)
=
1 j H(e jω )
d
H(e jω dω
)
+
பைடு நூலகம்
j
d H(e jω) dω
H(e jω )
n=0
=
1 1 − 0.4e− jω
.
Thus,
H(e jω) =
1 1.16 − 0.8 cosω
,
and
{ } arg H(ejω)
=
θ(ω)
=
tan−1
1
0.4 sin ω − 0.4 cos ω
.
H(e ±jπ/ 4 ) = 1.2067 m j0.4759.
Therefore,
k = −∞
k =−∞
k= −∞
∞
∑ where H(z) = h[k]z−k. Hence u[n] = zn is an eigenfunction of the LTI discrete-time
k= −∞
system. If v[n] = znµ[n] is the input to the system, then its output is given by
A(e jω )
=
1 1
+ +
a1e a1e
− −
jω jω
+ a 2e−j2ω + a 2e−j2ω
= 1,
a
trivial
solution.
Solution #2: Consider b0 − b2 = a 2 −1. Choose b0 = a 2, and b2 =1. Substituting
.
The first term on the right hand side is purely imaginary. Hence,
113
τ(ω) =
–
dφ(ω) dω
=
Re
j
d(H(e jω dω
H(e jω)
))
.
4.6 H(e jω ) = [(a1 + a5 ) cos 2ω + (a2 + a 4 ) cosω + a 3] + j[(a1 – a5 )sin 2ω + (a2 – a 4) sin ω]. Hence,
∞
∞
n
∑ ∑ ∑ y[n] = h[k]v[n − k] = zn h[k]µ[n − k]z−k = zn h[k]z−k .
k = −∞
k =−∞
k= −∞
Since in this case the summation depends upon n, v[n] = znµ[n] is not an eigenfunction of
4.11 y[n] = x[n] + α y[n – R]. Y(e jω) = X(e jω ) + αe −jωRY(e jω ). Hence,
H(e jω)
=
Y(ejω) X(ejω)
=
1 1 − α e − jωR
.
Maximum value of H(e jω) is 1 /(1− | α |), and the
the frequency response will have zero phase for a1 = a5 , and a 2 = a 3.
4.7 H(e jω ) = a1 + a 2e− jω + a 3e − j2ω + a 4e− j3ω + a5e− j4ω + a6e − j5ω + a 7e− j6ω = (a1e j3ω + a 7e− j3ω )e− j3ω + (a 2e j2ω + a6e − j2ω )e− j3ω + (a 3e jω + a5e− jω )e− j3ω + a4e − j3ω . If a1 = a 7, a 2 = a 6 , and a 3 = a5 , then we can write
Solution #1: Consider b0 − b2 = 1 − a2 . Choose b0 =1, −b2 =1 − a 2. and b2 = a 2. Substituting
these values in b1 + ( b0 + b2) = ±[a1 + (1 + a 2 )] , we have b1 = a1. In this case,
values in b1 + ( b0 + b2) = ±[a1 + (1 + a 2 )] , we have b1 = a1. In this case,
A(e
jω
)
=
a2 1+
+ a1e − jω a1e − jω +
+ e − j2ω a 2e−j2ω
.
these
4.13 From Eq. (2.17), the input-output relation of a factor-of-2 up-sampler is given by
H(e jω) e jφ(ω), is given by τ(ω) = − d(φ(ω)) . Now, dω
d H(e jω) dω
= e jφ(ω)
d H(e jω ) dω
+
j
H(e
jω )
e jφ(ω)
dφ(ω) dω