数字信号处理(姚天任江太辉第三版)课后习题答案(3)

2019-04-15 18:41

(8)jIm[x(n)]=(9)

1jw*?jw[X(e)-X(e)] 21j?jwX(e)*X(e) 2?dx(ejw)(10)j

dw

2.14 设一个因果的线性非移变系统由下列差分方程描述

y(n)-(1) 求该系统的单位取样响应h(n) (2) 用(1)得到的结果求输入为x(n)=e(3) 求系统的频率响应 (4) 求系统对输入x(n)=cos(

jwn11y(n-1)=x(n)+ x(n-1) 22时系统的响应

??n+)的响应 24

解 (1)令X(n)=δ(n),得到

h(n)-h(n-1)/2=δ(n)+ δ(n-1)/2

由于是因果的线性非移变系统,故由上式得出 h(n)=h(n-1)/2+δ(n)+ δ(n-1)/2 ,n≥0 递推计算出

h(-1)=0

h(0)=h(-1)/2+δ(0)=1 h(1)=h(0)/2+1/2=1

h(2)=h(1)/2=1/2 h(3)=h(2)=()2 h(4)= . .

11h(2)=()3 221212 .

12h(n)=δ(n)+ ()n-1u(n-1) 或 h(n)= ()n [u(n)-u(n-1)]

也可将差分方程用单位延迟算子表示成

(1-D)h(n)=(1+D)δ(n)

由此得到

h(n)=[(1+D)/(1-D)]δ(n) =[1+D+D2+ ()2 D3+…+()k-1 D3+…] δ(n) =δ(n)+ δ(n-1)+ δ(n-2)+δ(n-3)+... +()k-1δ(n-1)+… =δ(n)+ ()nu(n-1)

2)将X(n)?ejwn代入y(n)?x(n)*h(n)得到

y(n)?ejwn*?1?1D2?(n)11?D212121212121212121212

?1D2?ejwn11?D22n?1??12?1?3?1???1?D?D???D????????Dn??????2?2??2?????ejw?n?1?jwn?e?11?e?jw211?e?jw2?ejwn11?e?jw2 1?(3)由(2)得出 11?e?jw2 Hejw?1?jw1?e2(4)由(3)可知

??1?j2w1?ew?j2?2??H?e?1 1????1?1e?j2w2????jw???j??j???112?22arg?H??e???arctan?1?2e??arctan?1?2e?????????? ?1?1???2arctan???2?????y?n??Hejwcos?n??argHejw?4?2?故:

????1???cos?n??2arctan???24?2?????????

2.15 某一因果线性非移变系统由下列差分方程描述

y(n)-ay(n-1)=x(n)-bx(n-1)

试确定能使系统成为全通系统的b值(b≠a),所谓全通系统是指其频率响应的模为与频率?无关的常数的系统。

解:令x(n)= (n),则 h(n)=ah(n-1)=(n)-b8(n-1) 或

h(n)=ah(n-1)+ (n)- (n-1),n≥0

由于是线性的非移变系统,故对上式递推计算得出: h(-1)=0 h(0)=1

h(1)=ah(0)-b(0)=a-b h(2)=ah(1)= h(3)=ah(2)= h(n)=ah(n-1)= h(n)=

u(n)--b,n≥0 bu(n-1) -ab -b

或系统的频率特性为

H(

)=

=

=

= 振幅的特性平方

=

=

==

11**jw22若选取a=b或b=a,则有|H(e)|=|b|,即幅度响应等于与频率响应无关的常数,故该

系统为全通系统。

2.16 (1)一个线性非移变系统的单位冲激响应为h(n)=au(n),其中a为实数,且0

n? nu(n), ?为实数,且0

y(n)=(k1a+k2?nn)u(n)

jw(2)分别计算x(n)、h(n)和(1)中求得的y(n)的傅立叶变换X(e

Y(e

jw)、H(e

jw)、Y(e

jw),并证明

)=H(e

jw)X(e

jw)

解 (1)y(n)=

k?????h(k)x(n?k)?au(k)?k?1?

=u(n?k)

k?????1[1?(???1)n?1] =??(a?)= ?11???k????1??1k??1??1n?1?1 =-+,n≥0 ???1?11???1??? y(n)=(

(2)X(e)=???e?i?=-iw

???n-?n)u(n)

1??1???n?01 ?j?1??e1

1??e?j? H(e

j?)=???e?i?=

n?0?? Y(e

j?)=?(n?0?????n??????n)e?j?

=

?1?n(-) ??j??j????1??e???e由于

?1?(-) ???1??e?j?1??e?j?1j?j?=X(e)H(e)

(1??e?j?)(1??e?j?) =

故得出 Y(ejw)=H(ejw)X(ejw)

2.17 令x(n)和X(e

jw)分别表示一个序号及其傅立叶变换,证明:

1x(n)x(n)??2?n???*???n?nX(ejw)X*(ejw)dx

此式是帕塞瓦尔(Parseval)定理的一种形式。

证明:证法一


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