2022年长沙理工大学信号与系统课程硕士研究生入学考试试题与答案 .pdf
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1、长沙理工大学2005 年硕士研究生入学考试试题考试科目:信号与系统一、填空题 (共 45 分,每空 3 分)1奇异信号是指的一类信号;2线性时不变系统一般用数学模型来描述;3系统的零状态响应与有关,而与无关;4系统的单位冲激响应是指;5周期信号的频谱特点是;而非周期信号的频谱特点则是;6连续系统与离散系统的重要区别特点是;7设连续时间信号)(tf的傅立叶变换为)( jF,则)( jtF的傅立叶变换为;8单 位门信 号)(tg的频谱 宽度一 般与 其门信 号的 宽度有关,越大 ,则频 谱宽度;9设某带限信号)(tf的截止频率为10KHz,则对该信号进行时域采样时,采样频率至少应为,理由是;10拉
2、普拉斯变换域傅立叶变换的基本差别是;它们的关系是;11dsin。二、问答题(共 30 分,每小题6 分)1某连续时间系统tdftfTty)()()(其中)(tf为输入信号,试问该系统是否为线性、时不变、因果、稳定系统,并说明理由。2连续时间无失真传输系统的传输函数)( jH具有什么特点?3已知某离散时间系统的输入)(nf和输出)(ny由下面的差分方城描述)()1(43)(nfnyny试问该系统具有何种滤波特性(低通、高通、带通或全通)?为什么?4已知某系统单位冲激响应为:ttth100sin)(,求系统的频率响应)( jH。5已知两个周期矩形脉冲信号)(1tf和)(2tf:(1)若)(1tf的
3、矩形宽度s1,周期sT2,幅度VE1,试问该信号的谱线间隔是多少?带宽是多少?(2)若)(2tf的矩形宽度s2,周期sT4,幅度VE3,试问该信号的谱线间隔是多少?带宽是多少?(3))(1tf和)(2tf的基波幅度之比是多少?三、分析计算题(共 75 分,每小题15 分)1 已知)(tx的波形如图A-1 所示,)21 ()(txtf,)(tf的频谱为)( jF,(1)画出)(tf的波形;(2)计算)0( jF; ( 3)计算djF)(;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
4、1 页,共 19 页 - - - - - - - - - (4)计算djF2)(; (5)计算dejFj2sin2)(。图 A-1 2 如图 A-2 所示连续时间系统,其中延时器延时T 秒,理想低通滤波器的频率响应为:0)()(21tjegjHc其中)(2cg是宽度为c2的单位门频谱。已知激励为:)(sin)(tsatttf,求:(1)系统的单位冲激响应)(th;(2)1c时系统的零状态响应;(3)1c时系统的零状态响应。图 A-2 3 如图 A-3 所示 RLC 电路,已知:FCHLRVuAicL1,50,51,1)0(,1)0(.,试求:(1)系统传输函数)(sH和系统单位冲激响应)(th
5、,并判断系统的稳定性;(2)当)(2)(ttf时,电阻两端的电压)(ty?图 A-3 4如图 A-4 所示,已知某连续系统如图5 所示,其中系统的单位冲激响应为:221)(sin)(ttth,)()(2tth名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 19 页 - - - - - - - - - 求)()(tytf的系统单位冲激响应)(th和频率响应)( jH,并画出)( jH的图形;判定该系统有何种滤波波作用?当tnntfn) 12(sin121221)(1时,求系
6、统的输出)(ty。图 A-4 5 离散时间系统如图A-5 所示,已知1)2()1(yy,)()(31nnfn,试求:(1)写出描述该系统的差分方程;(2)设该系统为因果系统,求系统函数)(zH和单位脉冲响应)(nh;(3)求系统零状态响应)(nyf、零输入响应)(nyx和全响应)(ny;(4)在 Z 平面上画出)(zH的零极点分布图,并判断系统的稳定性;(5)设信号的采样周期1sT秒,请画出系统的幅频响应特性图。图 A-5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共
7、19 页 - - - - - - - - - 参考答案:一、填空题(共 30 分,每空 3 分)1数学表达式属于奇异函数;2线性微分方程或线性差分方程;3外加输入信号;系统的初始状态;4输入为单位冲激信号时,系统的零状态响应;5离散的;连续的;6离散系统的频谱具有周期性;7)(2 f;8越窄;9kHz20;防止频谱混叠现象;10信号满足绝对可积条件时才存在傅立叶变换;而信号不满足绝对可积条件时也可能存在拉普拉斯变换;11。二、问答题(共 30 分,每小题 6 分)1解:该系统为线性、因果、时变、不稳定系统。理由如下:线性特性分析:已知:tdftytf)()()(,对于任意不为零的常数和,设:t
8、dftytf)()()(111,tdftytf)()()(222,则有)()()()()()(212121tytydtfftftft因此,该系统是线性系统。时不变性分析:已知:tdftytf)()()(,则有)()()()()(00000ttydftdtfttfttt因此,该系统是时变系统。因果性分析: 由tdftfTty)()()(可知,系统的当前输出只与系统的当前输入和历史输入有关,而与未来的输入无关,因此,该系统是因果系统。稳定性分析:设输入有界,即:Mtf)(,则有)21()()(2tMdMdftytt因此,该系统是不稳定系统。2解:对于无失真传输系统,其时域形式为:)()(tkfty
9、。对其取傅立叶变换,得jejkFjY)()(根据系统函数的定义,有:jkejFjYjH)()()(,因此,无失真传输系统,其幅频特性为常数,相频特性为过原点的一条直线,或称之为具有线性相位的全通滤波器。3解:对差分方程取单边Z 变换,得:)()(43)(1zFzYzzY,根据系统函数定义,有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 19 页 - - - - - - - - - 434311)()()(1zzzzFzYzH,43z。由于收敛域包含单位圆,因此,系统的频
10、率响应为:cos4/3sinarctan(cos2425443)()(jjjezjeeezHeHj很显然,该滤波器是一个高通滤波器。4解:因为:)100(100100sin)(tSattth,又因为:)2()(Satg,根据傅立叶变换的对称性,有:)(2)(2)2(ggtSa。设200,则有)(2)100(200200gtSa,即:)()100(100200gtSa,因此,得othergjH,0100,1)()(2005解:因为21)(102/2/2/2/00nSaTEdtEeTdtetfTFtjnTTtjnn(1)相邻谱线间隔为:)/(1060srad或kHzf5000;带宽为:)/(102
11、26sradB或kHzB10001;基波幅度为:1)2(211SaF(2)邻谱线间隔为:)/(10550srad或kHzf2500;带宽为:)/(1026sradB或kHzB5001;基波幅度为:3)2(231SaF;基波幅度之比为1:3。三、分析计算题(共90 分,每小题 15 分)1 解: (1)因为:)21()(txtf,令t 21,则有,)()21()(xtxtf。由)(tx的波形可知,当1时,1t;0时,21t;1时,0t。因此,)(tf的波形如图A-6 所示:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
12、理 - - - - - - - 第 5 页,共 19 页 - - - - - - - - - 图 A-6 (2)由作图法可知,)1(2)(2)(2)(2)(43412121ttgtgttf设)()(jFtf,又因为:)2()(Satg,即:)4(21)(21Satg,由傅立叶变换的时域性质,有:421)4(21)41(jeSatg;4321)4(21)43(jeSatg。再根据傅立叶变换的微分性质可得:jjjeeSaeSajFj2)4()4(2)(434,整理得:22)4(21)2(2)(jeSaSajF因此,23)40(21)20(2)0(202jeSaSajF(3)由dejFtftj)(2
13、1)(得:4)0(2)(fdjF(4)由 Pasvarl 定理:djFdttf22)(21)(有:210210222)(4)(2)(2)(dttfdttfdttfdjF314)1 (442102dtt(5)因为:deSajFdejFjj22)()(2sin2)(又因为:2212)()(2)()(jeSajFtgtf,所以有:deeSajFtgtftjj2212)()(221)()(,即3)(*)(2)()(202122tjtgtfdeSajF名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
14、 第 6 页,共 19 页 - - - - - - - - - 其中,dfdgftgtft)23()21()()21()()(*)(2021223)1 (4)(2)(2/102/1010ddfdf2解:( 1 ) 由 题 图 可 得 :)()()(*)()()(111TthththTttth, 又 因 为 :)()(01ttSathcc,所以有:)()()(00tTtSattSathccc(2)因为)()()()(2gjFtSatf,所以有:01)()()()()(22tjTjfeeggjHjFjYc当1c时,有)(222000)()(1)()(TtjtjtjTjfegegeegjY因而得:)
15、()()(00TttSattSatyf(3)当1c时,同理可得:)()()(00TttSattSatycccf3解:(1)由 RLC 电路的零状态S 域模型可得:系统传输函数为:233)(2sssjH;系统单位冲激响应为:)()2(3)(2teethtt由于极点 1 和2 全在 S 域的左半平面,因此,该系统是稳定系统;(2)由 RLC 电路的全响应S 域模型可得:)1(23)23(2)2(3)(2sssssY因而有:)(23)(tetyt4解:(1)由图知,)()()()()(212tSatththth。因为:)2()(Satg,根据傅立叶变换的对称性,有:)(2)(2)2(ggtSa。令2
16、,得)(2)(22gtSa,即:)()(2gtSa。根据傅立叶变换的频域卷积性质有:)(*)(21)(222ggtSa,即)()(*)()(21)(*)(21)(222ggtSa名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 19 页 - - - - - - - - - )()(*)()(21)1()()(*)()()()(21)2()2()(2)2()2(21因此,)2()2()(2)2()2(21)( jH20,2102,212,其频率响应如图A-7 所示:图 A-7
17、 由上图可知,该系统具有高通滤波作用。)(*)()()()(*)()(*)()(22tSatftftSattfthtfty而)2()2()(2)2()2(21)()(*)(2jFtSatf, 所以有:)2()2()(2)2()2)(21)(*)(2jFtSatf又因为1) 12()12(1212)()(nnnnjjF所以:)2()2()(2)2()2)(21jF)2()2()(2)2()2)(21jF)()(2jtjejetSatftjtjsin221212)(*)(2,从而得:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名
18、师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 19 页 - - - - - - - - - )(*)()()(2tSatftftyttnnnsin2)12sin(121221ttnnnsin)12sin(12121。5解:(1)系统的差分方程为:)()2(81)1(41)(nfnynyny对差分方程取单边Z 变换,得)()2()1()(81)1()(41)(121zFyyzzYzyzYzzY整理得:)()(81411)(81411)2(81)1(81) 1(41)(21211zYzYzzzFzzyyzyzYfx其中:41241211258141)8183(81411)2(81)1(8
19、1) 1(41)(2211zzzzzzzzzzyyzyzYx)()81)(21()(814111)(221zFzzzzFzzzYf(2)系统传输函数为:21,3132)()()()(412141212zzzzzzzzzFzYzHf系统单位脉冲响应为:)()41(31)()21(32)(nnnhnn(3)系统零输入响应为:)()41(241)21(125)(nnynnx系统零状态响应为:)()41(71)31(78)21(2)(nnynnnf系统全响应为:)()41(16817)31(78)21(1229)()()(nnynynynnnfx(4))(zH的零极点分布如图A-8 所示,由于极点全部
20、在单位园之内,所以系统是稳定的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 19 页 - - - - - - - - - 图 A-8 图 A-9 系统幅频特性为:41211)(jjjeeeH,其幅频特性如图A-9 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 19 页 - - - - - - - - - 长沙理工大学2006 年硕士研究
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