2022年数字信号处理教程程佩青课后题答案 .pdf
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1、第一章 离散时间信号与系统2. 任意序列 x(n) 与 (n) 线性卷积都等于序列本身x(n) , 与 (n-n0) 卷积 x(n- n0),所以( 1)结果为 h(n) (3)结果 h(n-2) (2)列表法x(m) ()h n mn 1 1 1 0 0 0 0 y(n) 0 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 3 3 1 1 1 1 3 4 0 1 1 1 1 2 5 0 0 1 1 1 1 1 (4)3.已知10,)1()(anuanhn,通过直接计算卷积和的办法,试确定单位抽样响应为)(nh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
2、其周期:)6()()()n313si n()()()873cos()()(njenxcAnxbnAnxa分析:序列为)cos()(0nAnx或)sin()(0nAnx时,不一定是周期序列,nmmmnnyn23125.0)(01当34nmnmmnnyn225 .0)(1当aaanynaaanynnhnxnyanuanhnunxmmnnmmn1)(11)(1)(*)()(10,)1()()()(:1时当时当解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页当0/2整数,则周期为0/2;为为互素的整数)则周期、(有理数当,20QQPQ
3、P当0/2无理数,则)(nx不是周期序列。解: (1)0142/3,周期为14 (2)062/13,周期为6 (2)02/12,不是周期的7.(1)12121212( )( ) ( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )T x ng n x nT axnbxng naxnbxng nax ng nbxnaT xnbT xn所以是线性的Tx(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。 (x 括号内表达式满足小于等于 y 括号内表达式,系统是因果的)
4、y(n) = g(n)x(n) = g(n) x(n) x(n)有界,只有在 g(n)有界时,y(n)有界,系统才稳定,否则系统不稳定(3)Tx(n)=x(n-n0) 线性,移不变, n-n0=0 时系统是因果的,稳定(5)线性,移变,因果,非稳定(7)线性,移不变,非因果,稳定(8)线性,移变,非因果,稳定8. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页不稳定。是因果的。时当解:?,1101|)(|,0)(,0)1(22nnhnhn稳定。!是因果的。时,当?3814121111*2*311*2111211101|)(|,
5、0)(0)2(nnhnhn不稳定。是因果的。时,当?210333|)(|,0)(0)3(nnhnhn稳定。是非因果的。时,当?23333|)(|,0)(0)4(210nnhnhn系统是稳定的。系统是因果的。时,当?7103.03. 03.0|)(|,0)(0)5(210nnhnhn系统不稳定。系统是非因果的。时,当?213.03.0|)(|0)(0)6(nnhnhn系统稳定。系统是非因果的。时,当1|)(|0)(0)7(nnhnhn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页第二章Z 变换1求以下序列的 z变换,并画出零极点
6、图和收敛域。(7)分析:Z 变换定义nnznxzXnxZ)()()(,n 的取值是)(nx的有值范围。Z 变换的收敛域是满足Mznxnn)(的 z 值范围。解:(1) 由 Z 变换的定义可知:zzazazazazaaz,01,11, 1零点为:极点为:即:且收敛域:解:(2) 由 z 变换的定义可知:nnnznuzX)()21()(nnnzazX)(nnnnnnzaza01nnnnnnzaza01)(1()1()1)(1(1111212azazazaazazazaazaz)(21)()2(nunxn)(21)()2(nunxn)1(21)()3(nunxn)1(,1)()4(nnnx为常数)0
7、0(0,)sin()()5(nnnnx10,)()cos()()6(0rnunArnxn)1|()()1(aanxn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页0)21(nnnz12111z211121zz即:收敛域:021zz零点为:极点为:解:(3)nnnznuzX)1()21()(1)21(nnnz12nnnzzz21212111z2112zz即:收敛域:021zz零点为:极点为:解: (4) 11)(nnznzX?11)(1)(nnznndzzdX21)(11zzznn,1| z) 1(21)()3(nunxn)1(
8、 ,1)()4(nnnx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 28 页。的收敛域为故的收敛域相同,的收敛域和因为1|)()()(1ln)1ln(ln)(zzXdzzdXzXzzzzzXz1,0零点为:极点为:zz解:(5) 设)()sin()(0nunny则有1|cos21sin)()(20101zzzzznyzYnn,而)()(nynnx)()(zYdzdzzX1|,)cos21(sin)1(2201021zzzzz因此,收敛域为:1zzzzzezezjj,0,1,1,00零点为:(极点为二阶)极点为:解:(6) 1,cos
9、21)cos(coscos21sinsincos21cos1cos)()()sin(sin)()cos(cos)(sin)sin(cos)(cos()()cos()(20101201012010100000zzzzzzzzzzzYnunnunnunnnunny设。:的收敛域为则而的收敛域为则|)(cos21)cos(cos)()()()(1)(220101rzzXzrrzrzArzYAzXnyArnxzzYn(7)Zu(n)=z/z-1 为常数)00(0,sin)()5(nnnnx10),()cos()()6(0rnunArnxn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
10、- - - - - - -第 6 页,共 28 页 Znu(n)=2-z1(1)dzzdz zz2223Zn u(n)=-z(1)(1)dzzzdzzz零点为 z=0,j, 极点为 z=111211123.,( )1111212 (1) ( ),z (2) ( ),z11241144111114 (3)( ),z (4) ( ),z8115311515X zzzzX zX zzzzzaX zX zazazz用长除法留数定理部分分式法求以下的 反变换分析:长除法:对右边序列(包括因果序列)H(z)的分子、分母都要按z的降幂排列,对左边序列(包括反因果序列)H(z)的分子、分母都要按z的升幂排列。
11、部分分式法:若X(z)用z的正幂表示,则按X(z)/z写成部分分式,然后求各极点的留数,最后利用已知变换关系求z反变换可得x(n) 。留数定理法:。号(负号)”数时要取“用围线外极点留,号(负号)”必取“用围线内极点留数时不)(。现的错误这是常出,相抵消)(来和不能用,消的形式才能相抵的表达式中也要化成因而注意留数表示是)(2)1/(1)/(1)()()()(Re11111kkknknkknzzzzzzzzXzzzzXzzzzzzXs(1) (i )长除法:1212111411211)(zzzzX, 2/1|,2/1zz而收敛域为:极点为按降幂排列分母要为因果序列,所以分子因而知)(nx?21
12、41211zz112111211zz精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页211412121zzz241z?0212141211)(nnnzzzzX所以:)(21)(nunxn(1)(ii)留数定理法:cndzzzjnx11211121)(, 设 c 为21z内的逆时针方向闭合曲线:当0n时,nnzzzz211112111在 c 内有21z一个单极点则0,2121Re)(21nzzsnxnnz,是因果序列由于)(nx0)(0nxn时,故)(21)(nunxn所以(1)(iii) 部分分式法:212111411211)(
13、121zzzzzzX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 28 页因为21z所以)(21)(nunxn(2)(i). 长除法:41,41zz而收敛域为由于极点为, 因而)(nx是左边序列 ,所以要按z的升幂排列:?2112288zzzzz8224122877zzz3221122828zzz?112478478112288)(nnnnnnzzzzzX所以)1(417)(8)(nunnxn(2)(ii)留数定理法 : 41)(21)(1,为设zcdzzzXjnxcn内的逆时针方向闭合曲线时:当0n1)(nzzX在 c 外有一个单极
14、点41z精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页)0(,)41(7)(Re)(411nzzXsnxnzn时:当0n1)(nzzX在 c 内有一个单极点0z0, 8)(Re)(01nzzXsnxzn,内无极点在时:当)(01czzXnn0,0)(nnx则:综上所述,有:) 1()41(7)(8)(nunnxn(2)(iii). 部分分式法:4178)41(2)(zzzzzzzX则1411784178)(zzzzX因为41z则)(nx是左边序列所以)1()41(7)(8)(nunnxn(3)(i). 长除法:因为极点为az1
15、,由az1可知,)(nx为因果序列 , 因而要按z的降幂排列 : ?221)1(1)1(11zaaazaaaaazazaz111)1(1)1()1(zaaaaaaa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页?2211)1(1)1(1)1(1zaaazaaazaaa则11)1(1)(nnnzaaaazX所以)1(1)1()(1)(nuaaananxn(3)(ii). 留数定理法 : azdzzzXjnxcn1c)(21)(1为,设内的逆时针方向闭合曲线。) 1(1)1()(1)(0)()(011)(Re)(Re)0(1,
16、0c)(0)0(,1)1(11)(Re)(1)(00111111111nuaaananxnxnxnaaaazzXszzXsxazzzzXnnaaazazazazzXsnxazczzXnnnnnnnnnzazazaz所以。此时是因果序列,时:由于当两个单极点内有在时:当一个单极点内有在时:当(3)(iii). 部分分式法:azazaazzazzzX11)1()(2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 28 页则1111)1()(zaaaazX所以)(1)1()()()(nuaaananxn) 1(1)1()(1nuaaanan
17、(4) 1( )41111()()3535zX zABzzzzzA=5/8, B=3/8 53( )1188355 13 1( )( )(1)( )( )8 38 5nnzzX zzzx nunu n5对因果序列 ,初值定理是)(lim)0(zXxz,如果序列为0n时0)(nx,问相应的定理是什么 ? 讨论一个序列 x(n),其 z 变换为:( ) (0) X zx的收敛域包括单位圆,试求其值。分析:这道题讨论如何由双边序列Z变换)( zX来求序列初值)0(x,把序列分成因果序列和反因果序列两部分, 它们各自由)(zX求)0(x表达式是不同的 ,将它们各自的)0(x相加即得所求。)0()(li
18、m)2()1()0()()(:,0)(,0020 xzXzxzxxznxzXnxnznn?所以此时有:有时当序列满足解:若序列)(nx的 Z 变换为:2112512419127)(zzzzX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 28 页21,2)()()(21324)21)(2(24191272512419127)(21212211zzzXzXzXzzzzzzzzzzzzX的极点为)()(由题意可知:X(Z) 的收敛域包括单位圆,则其收敛域应该为:221z31)0()0()0(31213lim)(lim)0(024lim)(
19、lim)0()(0)(2122010121xxxzzzXxzzzXxnxnnxzzzz)()(为因果序列:时为有值左边序列,为则6. 有 一 信 号)(ny, 它 与 另 两 个 信 号)(1nx和)(2nx的 关 系 是 : )1()3()(21nxnxny, 其中)(21)(1nunxn,)(31)(2nunxn,已知111)(aznuaZn,az,利用 z 变换性质求 y(n)的 z 变换 Y(z) 。解:)z3)(21-(z3z)z311)(21-(zz3112111)1n(x3133311)()1(313111)()(212111)()3(3111)()(2111)()(551321
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