2022 DSP for ICE3301

一、选择题

1

设系统 y[n]=T(x[n])=100sin(2n+32π)x[n],则下列说法正确的是()

sin(2n+32π)=(1)n+1

2

已知序列 x[n]=2nu[n],则其 Z 变换和收敛域是()

X(z)=n=x[n]zn=112z1

收敛域:|z|>2.

3

共轭反对称序列的傅里叶变换是()

4

周期为 N 的信号 x~[n] 经过 DFS 处理,对 DFS 的输出在做 DFS 处理,以此类推,当输出结果是 N2x~[n] 时,所做 DFS 处理的总次数是()

X~1[k]=n=0N1x~[n]WNnk
X~2[n]=m=0N1X~1[m]WNmn=m=0N1X~1[(m)N]WNmn=Nx~[(n)N]

继续此步骤,

X~3[n]=DFS{X~2[n]}X~4[n]=DFS{X~3[n]}=N2x~[n]

5

最小相位系统与全通系统级联后的系统()

6

频率为 2π×800 rad/s 的连续时间正弦信号,以采样周期 1/1000 s 采样,得到的离散时间正弦信号的频率是()

xa(t)=sin(2π×800t)x[n]=xa(nT)=sin(2π×45n)
N=5f=1N=0.2 Hz

7

已知 x[n] 的傅里叶变换是 X(ejω),则 xd[n]=x[2n] 的傅里叶变换是()

X(ejω)=n=x[n]ejωn
Xd(ejω)=n=x[2n]ejωn

选项中,

X(ejω/2)=n=x[n]ejωn/2
X(ej(ω2π)/2)=n=(1)nx[n]ejωn/2
[X(ejω/2)+X(ej(ω2π)/2)]/2=n=[1+(1)n]/2x[n]ejωn/2=n=[n=2k]x[n]ejωn/2=k=x[2k]ejωk=Xd(ejω)

拓展,如果是 xd[n]=x[3n] 的话,应该是:

Xd(ejω)=[X(ejω/3)+X(ej(ω2π)/3)+X(ej(ω4π)/3)]/3

8

关于 DFT 正变换的定义错误的是()

9

两个长度为 N 的实序列 x1[n]x2[n],其 N 点 DFT 分别为 X1[k]X2[k],令 X1[k]+jX2[k],k=0,1,,N1. 利用快速算法得到 Y[k]N 点反变换 y[n],则 x1[n]x2[n] 的获得方法是()

频域中的实数分量和虚数分量分别对应时域中的共轭对称分量和共轭反对称分量,也就是:

y[n]=IDFT{X1[k]+jX2[k]}x1[n]=IDFT{X1[k]}=y[n]+y[Nn]2x2[n]=1jIDFT{jX2[k]}=y[n]y[Nn]2j

10

关于级联型和并联型错误的说法是()

二、填空题

1

序列 x[n]=k=0δ[n2k] 的 Z 变换及其 ROC 是 11z2,|z|>1.

X(z)=k=0z2k=11z2,|z|>1

2

设序列 x[n] 的 Z 变换是 X(z)=16114z1+115z1,收敛域包括单位圆,则其 x[0] 的值为 16.

Z 变换的收敛域为 1/4<|z|<5.

16114z1Z16(14)nu(n)
115z1Z5nu(n1)

因此 x[0] 的值为 16(1/4)0=16.

注意初值定理必须在序列因果的条件下使用,而本题收敛域不包括 + 因此不是因果的。

3

已知序列 x[n]={10,20,30,40,50},n=0,1,2,3,4,则 ππX(ejω)dω=20π.

x[n]=12πX(ejω)ejωndωx[0]=12πX(ejω)dω=10X(ejω)dω=20π

4

周期为 8 的实序列的 DFS 的主周期的前 5 点是 {1+j,1+2j,1+3j,1+4j,1+5j},则后 3 点是 .

实序列 DFS 满足 X~[k]=X~[(k)N],后三点是 14j,13j,12j.

注:此题似乎有问题,X[0],X[4] 都应该是实数。

5

设因果 LTI 系统的差分方程式 y[n]120y[n2]=x[n2]120x[n],已知输入信号的能量是 n=0N1|x[n]|2=20,则输出信号的能量 n=|y[n]|2=20.

离散 Parseval 定理:

n=+|x[n]|2=12πππ|X(ejω)|2dω

因为

Y(ejω)X(ejω)=z21201120z2=H(ejω)

是全通滤波器,所以:

n=+|x[n]|2=12πππ|X(ejω)|2dω=12πππ|X(ejω)H(ejω)|2dω=n=+|y[n]|2

6

要求重构的连续时间信号与离散时间信号之间满足 xc(t)=n=x[n]sin[π(tnT)/T]π(tnT)/T,则理想重构低通滤波器的截止频率是 1/2T.

Xc(jΩ)=n=x[n]Φ(jΩ)ej2πfnT
Φ(jΩ)=Trect(ΩΩs)

截止频率:fs/2=1/2T.

7

X[k] 是序列 x[n]=n+1,0n4 的 5 点 DFT,则 k=04|X[k]|2=275.

由 Parseval 定理:

k=04|X[k]|2=Nk=04|x[n]|2=275

8

32 点 DIT-FFT 输入倒位序的基 2FFT 算法信号流图中,排在 x[1] 后面的是 17.

9

已知连续时间滤波器的 20dB 截止频率为 2π×100 rad/s,采用脉冲响应不变法转换成离散时间滤波器,要求其 20dB 截止频率为 0.5π rad,则 Td 应该取值 2.5 ms.

根据脉冲响应不变法的公式:

ω=ΩTd

得到 0.5π=2π×100TdTd=2.5 ms.

10

下图所示的信号流图表示的系统函数:

H(z)=(113z1)12z1+3z21+8z114z2

注意:转置型结构。我们可以翻转所有支路方向,交换输入输出位置,在草稿纸上画一下。

三、简答题

1

FIR 滤波器的单位脉冲响应 h[n] 在满足什么条件时,该滤波器具有广义线性相位?

系数全为实数且满足奇对称条件:h[n]=h[N1n] 或者偶对称条件:h[n]=h[N1n]. (0nN1)

2

已知长度为 5 的序列 x[n] 的 5 点 DFT X1[k] 和 10 点 DFT X2[k],是否可以利用 X1[k]X2[k] 分别得到无失真的连续的傅里叶变换函数 X(ejω)?请说明理由。

可以恢复,根据频域采样定理,NM 时周期延拓无混叠。

3

利用脉冲响应不变法由连续时间滤波器设计离散时间 IIR 滤波器,能保持原连续时间滤波器的什么性质?

稳定性。低频段对应。

4

典范性结构的特点是什么?用典范性结构实现以下系统函数

H(z)=12z13z24+6z2

特点是:

H(z)=1/41/2z13/4z21+3/2z2

四、计算题证明题

5

考虑如下图所示系统,输入信号 xc(t) 的傅里叶变换 Xc(jΩ)=0,|Ω|ΩN,离散时间系统的频率响应为 H(ejω)={1,|ω|<ωc0,else.

  1. 要使 yc(t)=xc(t),确定采样周期 T 的最大取值;

    根据奈奎斯特采样定理,Ωs=2π/T>2ΩN.

    得出 T<π/ΩN.

    采样后 ΩN 映射到 ΩNT,要使采样后最高频率不超过 ωc,要求:

    ΩNT<ωc

    得到 T<ωc/ΩN. 考虑到 ωc<π,因此第二个条件约束更强,也就是 T 最大取值为 ωc/ΩN.

  2. 要使等效连续时间滤波器对 xc(t) 而言是理想低通滤波器,即截止频率低于 ΩN,确定 T 的取值范围;

    需要 ωc/ΩN<T<π/ΩN.

  3. 已知采样频率 1/T=20 kHz,且等效连续时间滤波器是截止频率为 3 kHz 的理想低通滤波器,确定 ωc 以及 ΩN 的取值范围。

    离散时间滤波器的 ωc=ΩcT=0.15. 因为,

    ωcΩN<T<πΩN

    得到,3 kHzΩN<62.8 kHz.