数字信号处理(课后习题Word版)(3)

2019-08-30 22:00

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X(ejw)?X(e?*?jw)

??jwnX(ejw)??n???x(n)e??n???x(n)[coswn?jsinwn]

?由于x(n)是奇函数,上式中x(n)coswn是奇函数,那么n?????x(n)coswn?0

X(ejw)?j因此这说明

X(ejw?n???x(n)sinwn

)是纯虚数,且是w的奇函数。

jwH(e10. 若序列h(n)是实因果序列,其傅里叶变换的实部如下式: R)?1?cosw

求序列h(n)及其傅里叶变换H(e解:

HR(ejwjw)。

?)?1?cosw?1?12ejw?12e?jw?FT[he(n)]??n???he(n)e?jwn?1?2,n??1?he(n)??1,n?0?1?,n?1?2?0,n?0??1,n?0???h(n)??he(n),n?0???1,n?1?2h(n),n?0??0,其它n?e???H(ejw)??n???h(n)e?jwn?1?e?jw?2e?jw/2cosw2n

au(n)?,0?a12. 设系统的单位取样响应

x(n)??(n?)?2?n(h(n)?,输入序列为

,完成下面各题:

(1)求出系统输出序列y(n);

(2)分别求出x(n)、h(n)和y(n)的傅里叶变换。 解: (1)

y(n)?h(n)*x(n)?au(n)*[?(n)?2?(n?2)] ?au(n)?2ann?2nu(n?2)

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(2)

?X(eH(eY(ejw)?)??n????[?(n)?2?(n?2)]e??jwn?1?2e??j2wjw?n???au(n)ejwn?jwn??n?0aen?jwn11?ae?jwjw)?H(e)?X(ejw)?1?2e?j2w?jw1?ae

13. 已知xa(t)?2cos(2?f0t),式中f0?100Hz,以采样频率fs?400Hz对xa(t)进行采样,得到采样信号xa(t)和时域离散信号x(n),试完成下面各题: (1)写出xa(t)的傅里叶变换表示式Xa(j?); (2)写出xa(t)和x(n)的表达式;

(3)分别求出xa(t)的傅里叶变换和x(n)序列的傅里叶变换。 解: (1)

Xa(j?)? ??????????xa(t)e(ej?0t?j?tdt?)e????2cos(?0t)edt?j?tdt???e?j?0t?j?t

上式中指数函数的傅里叶变换不存在,引入奇异函数?函数,它的傅里叶变换可以

表示成:

Xa(j?)?2?[?(???0)??(???0)])?

?(2)

?a(t)?x?n???xa(t)?(t?nT)??n???2cos(?0nT)?(t?nT)

x(n)?2cos(?0nT), ???n??

?0?2?f0?200?rad,T?1fs?2.5ms

(3)

?(j?)?Xa ?1T2?T??k????Xa(j??jk?s)[?(???0?k?s)??(???0?k?s)]?k???

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式中?s?2?fs?800?rad/s

???X(ejw)??n????x(n)e[ejw0n?jwn??n???2cos(?0nT)e??jwn?jwn??n???2cos(w0n)e?jwn ??n????e?jw0n]e?2??k???[?(w?w0?2k?)??(w?w0?2k?)]

式中w0??0T?0.5?rad

上式推导过程中,指数序列的傅里叶变换仍然不存在,只有引入奇异函数函数,才能写出它的傅里叶变换表达式。 14. 求以下序列的Z变换及收敛域: (2)?2(3)(6)

2?nu(?n?1);

?nu(?n);

??2[u(n)?u(n?10)]?n 解:

ZT[2?nu(n)]?(2) (3)

??n???2?nu(n)z?n??n?02?nz?n?11?2?1z?1,z?12

??ZT[?2?nu(?n?1)]??n????2?nu(?n?1)z11?2z?1?1?n??n??1?2?nz?n???2n?1nzn ??2z1?2z?,z?12

(6)

9ZT[2?nu(n)?u(n?10)]??2n?0?nz?n ?1?2?10?1z?10?11?2z,0?z??

16. 已知:

X(z)?1?312z?1?21?2z?1

求出对应X(z)的各种可能的序列的表达式。

解:

有两个极点,因为收敛域总是以极点为界,因此收敛域有以下三种情况: 三种收敛域对应三种不同的原序列。

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(1)当收敛域

x(n)?12?z?0.5时,

??jcX(Z)zn?1dz

n?1F(z)?X(z)z?5?7z?1?1?1令

n?0(1?0.5z)(1?2z)zn?1?5z?7(z?0.5)(z?2)zn

,因为c内无极点,x(n)=0;

内有极点0,但z=0是一个n阶极点,改为求圆外极点留数,圆外极

n??1,C

点有z1?0.5,z2?2,那么

x(n)??Res[F(z),0.5]?Res[F(z),2] ?(5z?7)zn(z?0.5)(z?2)(z?0.5)z?0.5?(5z?7)zn(z?0.5)(z?2)(z?2)z?21nn ??[3?()?2?2]u(?n?1)2

(2)当收敛域

F(z)?0.5?z?2n时,

(5z?7)z(z?0.5)(z?2)

n?0,C内有极点0.5;

1nx(n)?Res[F(z),0.5]?3?()2n?0,C内有极点0.5,0,但0是一个n阶极点,改成求c外极点留数,c外极

点只有一个,即2,

x(n)??Res[F(z),2]??2?2u(?n?1)n

1nnx(n)?3?()u(n)?2?2u(?n?1)2最后得到

(3)当收敛域

F(z)?2?zn时,

(5z?7)z(z?0.5)(z?2)

n?0,C内有极点0.5,2;

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n<0,由收敛域判断,这是一个因果序列,因此x(n)=0。

或者这样分析,C内有极点0.5,2,0,但0是一个n阶极点,改成求c外极点留数,c外无极点,所以x(n)=0。 最后得到

1nnx(n)?[3?()?2?2]u(n)2n1nnx(n)?Res[F(z),0.5]?Res[F(z),2]?3?()?2?22

17. 已知x(n)?au(n),0?a?1,分别求: (1)x(n)的Z变换; (2)nx(n)的Z变换; (3)解:

?au(?n)?n的z变换。

X(z)?ZT[au(n)]?n(1)

ZT[nx(n)]??zddz???n???au(n)zn?n?11?az?1,z?a

X(z)?az?1?12(2)

ZT[au(?n)]??n(1?az)?,z?a

11?az,z?a?1(3)

X(z)??n?0a?nz?n??n?0az?nn

?3z2?5z?1?118. 已知

?2z?2,分别求:

(1)收敛域(2)收敛域解:

x(n)?12?0.5?z?2z?2对应的原序列x(n);

对应的原序列x(n)。

??jcX(z)zn?1dz

n?1F(z)?X(z)z??3z2?5z?1?1?2z?2zn?1??3?zn2(z?0.5)(z?2)

(1)当收敛域

0.5?z?2n时,n?0,c内有极点0.5,

?nx(n)?Res[F(z),0.5]?0.5?2,n?0,


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