2022

选择题

1

有一连续系统,输入为 e(t),输出为 r(t)T[e(t)] 表示系统对 e(t) 的响应,r(t)=T[e(t)]=3e(2t),请判断系统的性质。

验证线性:

因此是线性系统。

验证时不变:

因此是时变系统。

2

3

已知时域实信号 x(t)单边拉氏变换X(s),下列说法中不正确的是()。

4

下面关于连续时间信号 x(t) 的叙述中,正确的个数为()。

  1. x(t) 是周期的,则 x(2t) 也是周期的;

  2. x(2t) 是周期的,则 x(t) 也是周期的;

  3. x(t) 是周期的,则 x(t/2) 也是周期的;

  4. x(t/2) 是周期的,则 x(t) 也是周期的。

5

anu[n]x[n]2n(u[n+1]u[n1])y[n]=?.

z[n]=x[n+1]y[1]+x[n]y[0]=12an+1u[n+1]+anu[n]

6

已知实信号 x(t) 的傅里叶变换 X(jω)=R(jω)+jI(jω),则信号 y(t)=x(t)+x(t) 的傅里叶变换 Y(jω) 等于

x(t)FX(jω)x(t)FX(jω)

因为是实信号,所以 X(jω)=X(jω).

Y(jω)=X(jω)+X(jω)=2R(jω)

7

试求函数 f(t)=4u(t+1)δ(t1) 值为()。

只有在 t=1 时有值,即 4δ(t1).

8

f(t)=Sa2(2πt) 进行采样,则采样频率 fs 最小为()时,不会产生频谱混叠。

ωmax=2×2π=4πωs=8π
fs=ωs/2π=4

9

序列 x[n] 的 Z 变换为 z2+z(z1)(z2z+1),|z|>1,则 x[n]=()。

1zX(z)=z+1(z1)(z2z+1)=K1z1+K2z1232j+K2z12+32j
K1=z+1z2z+1|z=1=2
K2=K3=1
X(z)=2zz1zz1232jzz12+32j
x[n]=2(1)nu[n]enπ/3u[n]enπ/3u[n]=[22cos(π3n)]u[n]

通过初值定理验证:

x[0]=limzz2+z(z1)(z2z+1)=0

因此只能选 C.

10

已知 x(t) 的频谱 X(jω)={2,|ω|10,|ω|>1y(t)=x(t)sin(4t)y(t) 的傅里叶变换为 Y(jω),则在 ω=4Y(jω) 的值为()。

Y(jω)=12πX(jω)(j(πδ(ω4)πδ(ω+4)))=j2X(jω)(δ(ω+4)δ(ω4))=j2[X(j(ω+4))X(j(ω4))]
Y(j4)=j2X(j0)=j

11

下列哪个零点、极点分布图表示的系统是高通滤波器()。

只要关注 ω 时的表现即可:

A. /()=0;

B. /()=1.

C. 和 A 类似,同理。

D. 1/()=0.

因此只有 B 是高通滤波器。

12

某一系统如下图 2 所示,其中 h1(t)=δ(t1),h2(t)=e3tu(t),则系统总的冲激响应 h(t) 为()。

假如送入 e(t)=δ(t),则求和之后可以得到 δ(t1)+δ(t2),和 e3tu(t) 卷积可得:

e3(t1)u(t1)+e3(t2)u(t2)

13

序列 x[n]=i=0n(1)i 的单边 z 变换为()。

单边 Z 变换的表达式:

X(z)=n=0i=0n(1)izn=n=0z2n=11z2=z2z21

14

x[n]=x[n],则下列结论中正确的是()

因为:

X(z)=n=x[n]zn

所以:

X(z1)=n=x[n]zn=n=x[n]zn=X(z)

若是实信号,x[n]=x[n],则:

X(z)=n=x[n](z)n=X(z)

15

x[n]=12(u[n]u[n4]) 的傅里叶变换为()。

x[n]={12,0n30,else
X(ejω)=12e0+12ejω+12ej2ω+12ej3ω=12ej1.5ω(2cos1.5ω+2cos0.5ω)=ej1.5ω(cos1.5ω+cos0.5ω)

计算题

1

计算下列积分:

  1. sinttdt.

    因为:

    sint=12j(ejtejt)

    可得:

    sinttdt=12jejttejttdt

    X(jω)=F{1/t}=jπsgn(ω)

    则:

    sinttdt=12j(X(j)X(j))=π

    另外,利用傅里叶变换的性质,F(0)=f(t)dt.

    sinttFπGate(1)
  2. (sintt)2dt.

    利用 Parseval's theorem,因为:

    {π,|ω|10,elseFsintt
    +|sintt|2dt=12π11|π|2dω=π

2

x[n]={1,0n70,8n9 是一个基波周期 N=10 的周期信号,傅里叶级数系数为 ak,同时令 g[n]=x[n]x[n1].

  1. g[n] 的傅里叶级数系数。

    可得:

    g[n]={1,n=81,n=00,else.

    因此傅里叶级数 bk 可以计算为:

    bk=110n=Ng[n]ejkω0n,k=N=110e8jkω0+110
  2. 利用 g[n] 的傅里叶级数系数系数和傅里叶级数性质求 ak(k0).

    g[n]=k=Nakejk(2π/N)nakejk(2π/N)(n1)=k=Nak(1ejk(2π/N))ejk(2π/N)n

    因此傅里叶级数系数为:

    bk=ak(1ejk(2π/N))

    有:

    ak=1101e8jkω01ejkω0

3

描述某个连续时间 LTI 系统的微分方程为:

y(t)5y(t)+6y(t)=f(t)4f(t),t>0

输入激励信号为 f(t)=etu(t),初始状态为 y(0)=1,y(0)=3.

求该系统的零输入响应 yz(t)、零状态响应 yf(t) 和完全响应 y(t).

零输入响应:令 f(t)=0,可得:

(s2Y(s)sy(0)y(0))5(sY(s)y(0))+6Y(s)=0

因此:

(s25s+6)Y(s)=sy(0)+y(0)5y(0)=s2
Y(s)=s2s25s+6=1s3
yz(t)=e3tu(t)

也可以通过待定系数的方法求解:yz(t)=Ae3tu(t)+Be2tu(t).

  • A+B=1

  • 3A+2B=3

推出 A=1,B=0.

零状态响应:令 y 的初始状态为零,可得:

(s25s+6)Y(s)=(14s)1s+1
Y(s)=14s(s+1)(s2)(s3)
Y(s)=As+1+Bs2+Cs3
A=(s+1)Y(s)|s=1=512B=(s2)Y(s)|s=2=73C=(s3)Y(s)|s=3=114
yf(t)=(512et+73e2t114e3t)u(t)

完全响应:

y(t)=yz(t)+yf(t)=(512et+73e2t74e3t)u(t)

4

因果 LTI 系统的频率响应为 H(jω)=1jω1+jω,求:

  1. 系统的阶跃响应;

    H(s)=1s1+s
    X(s)=1s
    Y(s)=1s(1+s)s=1s21+s
    y(t)=(12et)u(t)
  2. 输入 e(t)=e2tu(t) 时的零状态响应;

    输入:

    E(s)=1s+2

    零状态响应为:

    Y(s)=1s(1+s)(s+2)=21+s32+s

    即:

    yf(t)=(2et3e2t)u(t)
  3. 输入 e(t)=cost 时的 稳态响应

    输入:

    E(s)=ss2+1

    输出:

    Y(s)=1s1+sE(s)=(1s)s(1+s)(s2+1)

    由 Final-value theorem,可得:

    limty(t)=lims0sY(s)=0

5

一个 LSI 系统的输入和输出满足:6y[n1]+y[n]+y[n+1]=x[n].

  1. 试求该系统的系统函数,并画出其零、极点图;

    Z 变换:

    6z1Y(z)+Y(z)+zY(z)=X(z)
    H(z)=1z+16z1=zz2+z6

    H(z)z=1z2+1z+3
  2. 若已知系统稳定,求单位样值响应 h[n]

    因为系统稳定,则单位圆在 ROC 中,则:

    h[n]=2nu[n1](3)nu[n1]=(2n+(3)n)u[n1]
  3. 若已知 y[n] 为一右边序列,起始状态为 y[1]=1,y[0]=0,且 x[n]=24u[n],求解此差分方程。

    不用零状态响应+零输入响应,直接算的 高中数列做法

    6y[n1]+y[n]+y[n+1]=24,n0
    6y[n1]+3y[n]2y[n]+y[n+1]=24,n0

    y[n+1]2y[n]=z[n],则:

    3z[n1]+z[n]=24
    3z[n1]18=(z[n]6)z[n]6=3(z[n1]6)

    可知:

    z[1]=y[0]2y[1]=2
    z[n]6=(3)n+1(z[1]6)=8(3)n+1
    z[n]=68(3)n+1
    y[n+1]2y[n]=68(3)n+1
    2y[n]4y[n1]=6218(3)n21
    4y[n1]8y[n2]=6228(3)n122
    y[n+1]2n+1y[0]=6(2n+11)8(3)n+1(23)n+11231
    y[n+1]=6(2n+11)+245(2n+1(3)n+1)
    y[n+1]=5452n+1245(3)n+16
    y[n]=5452n245(3)n6

    另外也可以待定系数:

    y[n]=A2n+B(3)n+C

    代入:

    • y[1],y[0];

    • 递推式

    即可求解。

6

已知时域信号如图所示,分别求图3(a)信号的傅里叶变换,和图3(b)信号的拉普拉斯变换。

对于图 3(a),可知是下面的函数自身和自身的卷积:

g(t)={2ET,T4tT40,else.
G(jω)=2ET2sin(ωT/4)ω
F(jω)=G(jω)2=2ET4sin2(ωT/4)ω2=8Esin2(ωT/4)ω2T

对于图 3(b),可以写为:

tu(t)(t1)u(t1)u(t3)

因为

tu(t)L1s2u(t)L1s

可知:

X(s)=1s21s2es1se3s

7

已知连续因果 LTI 系统如图所示,其中 H1(s)=1s+1,H2(s)=1s,α=2,β=3,试求:

  1. 系统函数 H(s).

    设第一个部分的输出为 Y1(s),可得:

    H1(s)[X(s)αY1(s)]=Y1(s)
    Y1(s)=H1(s)1+αH1(s)X(s)=1s+3X(s)

    再考虑第二个部分,可得:

    Y(s)=Y1(s)+H2(s)1+βH2(s)Y1(s)=Y1(s)+1s+3Y1(s)=s+4s+3Y1(s)

    总的系统函数:

    H(s)=s+4(s+3)2
  2. 冲激响应 h(t).

    H(s)=1(s+3)2+1s+3

    冲激响应:

    h(t)=te3tu(t)+e3tu(t)=(t+1)e3tu(t)Re{s}>3
  3. 判断系统的稳定性。

    需要

    +|h(t)|dt<

    利用 t+1<et,可得

    +|(t+1)e3tu(t)|dt<+|e2tu(t)|dt

    所以稳定。

  4. 画出系统直接型框图。