数字信号处理 第六章 答案
数字信号处理(吴镇扬)课后习题答案(比较详细的解答过程)chap6
至今, 至今,我们讨论的信号处理的各种理论与算法 视为恒定值, 都是把抽样频率 f s 视为恒定值,即在一个数字系 统中只有一个采样率。 统中只有一个采样率。 在实际数字信号处理系统中, 在实际数字信号处理系统中,经常会遇到采样 率转换问题。 率转换问题 。 或者要求一个数字系统能工作在 多采样率”状态, “多采样率”状态,或者要求其将采样信号转换 为新的采样率下工作。 为新的采样率下工作。
6.2 信号的插值
如果将 x(n) 的抽样频率 f s 增加 L 倍, w(n), w(n) 即 得 的插值,用符号↑ 表示。插值的方法很多, 是对 x(n) 的插值,用符号↑L 表示。插值的方法很多, 一个简单的方法就是信号抽取的逆处理过程。 一个简单的方法就是信号抽取的逆处理过程。 回想信号抽取前后的傅立叶变换关系
而 X 1 (e ) =
jω n = −∞
∞
∑ x ( n ) p ( n)e
− jωn
1 M −1 j 2πnk / M − jωn = ∑ [ x ( n) ]e ∑e n = −∞ M k =0 1 M −1 = X (e j (ω − 2πk / M ) ) (6.3b (6.3b) ∑ M k =0
信号抽取示意图,M=3, 图6.1.1 信号抽取示意图,M=3,横坐标为抽样点数 原信号; 中间信号; (a)原信号;(b)中间信号;(c)抽取后的信号
显然
X ′(e ) = ∑ x′(n)e
jω n = −∞ ∞ n = −∞ ∞
∞
− j ωn
= ∑ x( Mn)e
n = −∞
∞
− j ωn
= ∑ x1 ( Mn)e − jωn = X 1 (e jω / M ) (6.3a) (6.3a
全通系统数字信号处理第六章3
Hd (e j ) Hap (e j ) e jd ( )ap ( )
( )
d () d
d
( )
ap ( )
0
e2
( )
0
2
ap ( )
d
( )
0
2
利用均方误差最小准则求均衡器Hap(z)的有关参数
1 z0z1
z1 z0 1 z0*z1
z1 z0* 1 z0z1
Hmin (z) Hap (z)
把H(z)单位圆外的零点:z 1/ z0, 1/z0*, z0 1 映射到单位圆内的镜像位置:z z0, z0* 构成Hmin(z)的零点。
而幅度响应不变:
H (e j ) Hmin (e j ) Hap (e j ) Hmin (e j )
一阶全通系统:
z1 a Hap (z) 1 az1
a为实数 0 a 1
极点:z a 零点: z 1/ a
z1 a* Hap (z) 1 az1
a为复数 0 a 1
极点:z a 零点:z 1/ a*
零极点以单位圆为镜像对称
实系数二阶全通系统
H ap
(z)
z 1 1
a* az 1
2)级联一个全通系统可以使非稳定滤波器变成 一个稳定滤波器
单位圆外极点: z 1 e j, r 1 r
H ap
(z)
z1 re j 1 re j z1
z 1 1
re j re j z1
把非稳定系统的单位圆外的极点映射到单位圆内
3)作为相位均衡器,校正系统的非线性相位, 而不改变系统的幅度特性
令:H (z) H1(z)(z1 z0 )(z1 z0*)
数字信号处理_刘顺兰 第6章 完整版习题解答
其系统的频率响应为
H (e j )
n
h(n)e j n e j n
n 0 j n
2
1 e j 3 sin(3 / 2) e j j 1 e sin( / 2)
H (e )
j
n
h(n)e
2 n 0
e
j j
e j , c c , H d (e ) 0 , c , c
j
则
hd (n)
1 H d (e j )e jn d 2 1 c j jn e e d 2 c sin[ c (n )] (n )
n 0
2
j n
1 e j 3 sin(3 / 2) e j j 1 e sin( / 2)
或
H (e j ) e j n 1 e j e j 2 e j (e j 1 e j ) e j (1 2 cos )
1 0 n 6 ; 0 其它n
1 0 n 3 ; 0 其它n
(1) 分别判断是否为线性相位 FIR 滤波器?如是,请问是哪一类线性相位滤波器? (2) 如果是线性相位滤波器,写出它们的相位函数,群延迟。 解:(a) h( n) ( n) ( n 3) 则
H ( z ) 1 z 3 H (e ) 1 e
4
(2)
(1)
n 0
5
n
h( n) 0
j / 4
。
(3)在 z 0.7e (4)
处 H ( z ) 等于零。 。
5
H (e
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章
2. 给定信号:
2n+5
-4≤n≤-1
(x(n)=
6
0
0≤n≤4 其它
(1) 画出x(n)序列的波形, 标上各序列值;
(2) 试用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示x(n)序列;
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(3) 令x1(n)=2x(n-2), 试画出x1(n)波形; (4) 令x2(n)=2x(n+2), 试画出x2(n)波形; (5) 令x3(n)=x(2-n), 试画出x3(n)波形。 解: (1) x(n)序列的波形如题2解图(一)所示。 (2) x(n)=-3δ(n+4)-δ(n+3)+δ(n+2)+3δ(n+1)+6δ(n)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题8解图(一)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
x(n)=-δ(n+2)+δ(n-1)+2δ(n-3)
h(n)=2δ(n)+δ(n-1)+ δ(n-2)
由于
x(n)*δ(n)=x(n)
1
x(n)*Aδ(n-k)=Ax(n-k)
2
故
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
y(n)=x(n)*h(n)
=x(n)*[2δ(n)+δ(n-1)+ δ(n-2) 1 2
, 这是2π有理1数4, 因此是周期序
3
(2) 因为ω=
,
所以
1
8
=16π, 这是无理数, 因此是非周期序列。
2π
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
4. 对题1图给出的x(n)要求:
(1) 画出x(-n)的波形;
数字信号处理(Digital Signal Processing)智慧树知到课后章节答案2023年
数字信号处理(Digital Signal Processing)智慧树知到课后章节答案2023年下聊城大学聊城大学绪论单元测试1.声音、图像信号都是()。
A:二维信号 B:一维信号 C:确定信号 D:随机信号答案:随机信号第一章测试1.序列的周期为()。
A:7 B:7 C:14 D:14答案:142.序列的周期为()。
A:10 B:10 C:8 D:8答案:103.对于一个系统而言,如果对于任意时刻n0,系统在该时刻的响应仅取决于此时刻及此时刻以前时刻的输入系统,则称该系统为____系统。
()A:线性 B:因果 C:稳定 D:非线性答案:因果4.线性移不变系统是因果系统的充分必要条件是______。
()A:n<0,h(n)=0 B:n>0,h(n)=0 C:n>0,h(n)>0 D:n<0,h(n)>0答案:n<0,h(n)=05.要想抽样后能够不失真的还原出原信号,则抽样频率必须,这就是奈奎斯特抽样定理。
()A:等于2倍fm B:小于等于2倍fm C:大于2倍fm D:大于等于2倍fm答案:大于等于2倍fm6.已知x(n)=δ(n),其N点的DFT[x(n)]=X(k),则X(N-1)= 1。
()A:对 B:错答案:对7.相同的Z变换表达式一定对应相同的时间序列。
()A:对 B:错答案:错8.滤波器设计本质上是用一个关于z的有理函数在单位圆上的特性来逼近所有要求的系统频率特性。
()A:错 B:对答案:对9.下面描述中最适合离散傅立叶变换DFT的是()A:时域为离散周期序列,频域也为离散周期序列 B:时域为离散有限长序列,频域也为离散有限长序列 C:时域为离散序列,频域也为离散序列 D:时域为离散无限长序列,频域为连续周期信号答案:时域为离散有限长序列,频域也为离散有限长序列10.巴特沃思滤波器的幅度特性必在一个频带中(通带或阻带)具有等波纹特性。
()A:错 B:对答案:错第二章测试1.N=1024点的DFT,需要复数相乘次数约()。
第六章 快速傅里叶变换 数字信号处理习题答案
第六章 快速傅里叶变换(FFT)1. 如果一台通用计算机的速度为平均每次复乘需100μs,每次复加需20μs,今用来计算N=1024点的DFT[x(n)],问用直接运算需要多少时间,用FFT 运算需要多少时间。
解:ss FFT ss FFT N N a N N N m ss DFT s DFT DFT N a m FFT FFT DFT DFT μμμμμμμ23221027682666221020482010241051210512010240log ),10242(,5120log 210820104,10410104,104104102444⨯=⨯⨯=⨯======⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯===作复加所需时间作复乘所需时间作复加所需时间作复乘所需时间作复乘 2. 用图6.8所示流程图验证图6.7所示的8点变址运算。
证明:由图6.8知取A=x(0),B=x(4)N=8X(k)=12/,,1,0),()(21-=+N k k X W k X k NX(N/2+k)=12/,,1,0),()(21-=-N k k X W k X k N5.试证实以下流图是一个N=8的FFT 流图.其输入是自然顺序的,而输出是码位倒置顺序的,试问这个流图是属与时间抽取法还是频率抽取法?并比较与书中哪一个流图等效。
解:这个流图属于频率抽取法。
6.试设计一个频率抽取的8点FFT 流图,需要输入是按码位倒置顺序而输出是按自然顺序的。
解:设计的流图为第五题的流图左右翻转180度。
∑∑-=-==+=1202/21202/1)()12()()2(N k kr N N k kr N W k x r X W k x r X7.试用图6.14(a)中的蝶形运算设计一个频率抽取的8点IFFT 流图。
解:X(0) 1/2 x(0) X(4) x(1)X(2) x(2)X(6) x(3)X(1) x(4)X(5) x(5)X(3) x(6)X(7) x(7)9.试作一个N=12点的FFT 流图,请按N=2,2,3分解,并问可能有几种形式?解:可能有三种先分成2组,每组有6各点,后每组内再分成两组322⨯⨯=N时间顺序为x(0),x(4),x(8),x(2),x(6),x(10),x(1),x(5),x(9),x(7),x(11)频域顺序为X(0),X(1),X(2),X(3),X(4),X(5),X(6),X(7),X(8),X(9),X(10),X(11)流图如图6.18解:由题可得∑∑-=-=-=-=∴-⋅⋅⋅====102210)(|)(1,,1,0,)()(N n kn Nj z z k N j k N n ne n x z X N k e z z z n x z X k ππ由于(a)将M 点序列分成若干段N 点序列,设段数为k 即N k M kN )1(-≥>并令kn N j N n k i i z z k en y z X N n N k M N k M n N k n x n y N n x n y n x n y k π21010110)]([[|)(11)1(,01)1(0],)1([)()()()()(--=-==-∑∑=⎩⎨⎧-≤<------≤≤-+=+==若用N 点FFT 计算)(k z X 先由x(n)形成)(n y i ,再计算∑-=10)(k i i n y 的N 点FFT 即可(b)先将序列添加一点等于零的点,使得⎩⎨⎧-≤≤-≤≤=1,010),()(0N n M M n n x n x再计算)(0n x 的N 点FFT 即10,)(|)(20-≤≤=∑-=N k e n x z X kn N j z z k π即可13.已知X(K),Y(K)是两个N 点实序列x(n),y(n)的DFT 值,今需要从X(K),Y(K)求x(n),y(n)值,为了提高运算效率试设计用一个N 点IFFT 运算一次完成。
数字信号处理课后答案+第6章(高西全丁美玉第三版)
4. 已知模拟滤波器的系统函数Ha(s)如下: (1)
H a (s) =
s+a ( s + a) 2 + b 2
(2)
b H a (s) = (s + a)2 + b 2
式中a、 b为常数, 设Ha(s)因果稳定, 试采用脉冲响应不变 法将其转换成数字滤波器H(z)。
7.2687 ×10 16 H a (s ) = 2 ( s − 2 Re[ s1 ]s + | s1 |2 )( s 2 − 2 Re[ s2 ]s + | s2 |2 ) = 7.2687 ×1016 ( s 2 + 1.6731 ×10 4 s + 4.7791 ×10 8)( s 2 +4.0394 × 4 s +4.7790 × 8 10 10 )
1⎞ ⎛ 3 ⎞ ⎟ +⎜ ⎜ 2 ⎟ ⎟ 2⎠ ⎝ ⎠
Ak 1/ 2 1/ 2 H ( z) = ∑ = + s k T −1 ( − a + jb )T −1 1− e z 1− e z 1 − e ( −a − jb )T z −1 k =1
按照题目要求, 上面的H(z)表达式就可作为该题的答案。 但在工程实际中, 一般用无复数乘法器的二阶基本节结构 来实现。 由于两个极点共轭对称, 所以将H(z)的两项通分 并化简整理, 可得
1 G( p) = 2 ( p + 0.618 p + 1)( p2 + 1.618 p + 1)( p + 1)
当然, 也可以先按教材(6.2.13)式计算出极点:
pk = e
数字信号处理-答案第六章
其中 s k c e
1 2 k 1 j[ ] 2 2N
K 0由s 0 0时H a ( s ) 1来确定。
此题利用幅度平方函数求出其左半平面极点而求得系统函数,
注意 c 3 (不是归一化滤波器)。
解:
幅度平方函数为:
| H ( j) | 2 1 1 ( / c ) 4
设系统抽样频率为 f s 500Hz ,要求从这一低通模拟滤波器 设计一个低通数字滤波器,采用阶跃响应不变法。
分析:
阶跃响应不变法,使离散系统的阶跃响应等于连续系统阶跃响应的等间隔抽样,
g (n) g a (t ) t nT ga (nT ) ,
由模拟系统函数 Ha ( s ) 变换成数字系统函数的关系式为:
n 0
T 1 1 aT jbT 1 aT jbT 1 2 1 e e z 1 e e z
1 e aT z 1 c o bT s T 1 2e aT z 1 c o bT s e 2aT z 2
(2) 先引用拉氏变换的结论 Lt n 可得:
在上式中代入 j s 可得: 1 H a ( s) H a ( s) s 1 ( )2 N j c 而 H a ( s ) H a ( s ) 在左半平面的极点即为 H a ( s ) 的极点, 因而
H a (s) K0
N
,
k
(s s
k 1
) , k 1,2,.... N
利用以下 z 变换关系:
Z x(n) X ( z )
Z e naT x(n) X (e aT z )
Z ( s i n a T )u ( n )
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章
最后结果为 0
n<0或n>7
y(n)= n+1 0≤n≤3 8-n 4≤n≤7
y(n)的波形如题8解图(一)所示。 (2) y(n) =2R4(n)*[δ(n)-δ(n-2)]=2R4(n)-2R4(n-2)
=2[δ(n)+δ(n-1)-δ(n+4)-δ(n+5) y(n)的波形如题8解图(二)所示
因此系统是非线性系统。
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(6) y(n)=x(n2)
令输入为
输出为
x(n-n0)
y′(n)=x((n-n0)2) y(n-n0)=x((n-n0)2)=y′(n) 故系统是非时变系统。 由于
T[ax1(n)+bx2(n)]=ax1(n2)+bx2(n2) =aT[x1(n)]+bT[x2(n)]
因此系统是非时变系统。
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(5) y(n)=x2(n)
令输入为
输出为
x(n-n0)
y′(n)=x2(n-n0) y(n-n0)=x2(n-n0)=y′(n) 故系统是非时变系统。 由于
T[ax1(n)+bx2(n)]=[ax1(n)+bx2(n)]2 ≠aT[x1(n)]+bT[x2(n) =ax21(n)+bx22(n)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题4解图(一)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题4解图(二)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
题4解图(三)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(4) 很容易证明: x(n)=x1(n)=xe(n)+xo(n)
数字信号处理第六章 习题及参考答案
第六章 习题及参考答案一、习题1、已知一个由下列差分方程表示的系统,x(n)、y(n)分别表示该系统的输入、输出信号:)1(21)()2(61)1(65)(-+=-+--n x n x n y n y n y (1)画出该系统的直接型结构; (2)画出该系统的级联型结构; (3)画出该系统的并联型结构。
2、已知某系统的系统函数为:)6.09.01)(5.01()9.21)(1()(211211------++-+-+=z z z z z z z H 请画出该系统的级联型结构。
3、已知FIR 滤波器的单位脉冲响应为)(8.0)(5n R n h n =, (1)求该滤波器的系统函数; (2)画出该滤波器的直接型结构。
4、已知滤波器的系统函数为:3213218.09.09.018.04.16.01)(-------+-+--=zz z z z z z H 请画出该滤波器的直接型结构。
5、已知滤波器的系统函数为:)8.027.11)(5.01()44.11)(1(3)(211211------+--+--=z z z z z z z H 请画出该滤波器的级联型结构和并联型结构。
6、已知某因果系统的信号流图如下图所示:x(n)y(n)-25-3求该系统的系统函数和单位脉冲响应。
7、已知某系统的信号流图如下图所示:x(n)y(n)求该系统的系统函数和极点。
8、已知IIR 滤波器的系统函数为:4.035.04.046.16.14)(2323++++--=z z z z z z z H (1)画出级联型网络结构,要求利用MATLAB 分解H(z); (2)用MATLAB 验证所求的级联型结构是否正确。
9、已知IIR 滤波器的系统函数为:3213214.035.04.016.141.158.12.5)(-------++-++=zz z z z z z H (1)画出该系统的并联型网络结构,要求用MATLAB 分解; (2)用MATLAB 验证(1)中所求的并联型结构是否正确。
数字信号处理刘顺兰完整版习题解答
3
2
|H(ej)|
1
0
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2 1.4 1.6 1.8
2
/pi
4
2
0
-2
-4
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2 1.4 1.6 1.8
2
/pi
()
6.3 一数字滤波器的脉冲响应为 h(n) ,当 n 0 ,n N 时,h(n) 0 ,且 h(n) 为实数,
n
6
e jn
n0
1 e j7 1 e j
sin(
7 2
)
sin( )
e
j 3
2
故系统的振幅
H (e j )
sin
7 2
sin
,
相位
() 3
2
群延迟
( )
d ( ) d
3
因为 h(n) 长度为 7,且 h(n) 为偶对称,故为第Ⅰ类线性相位 FIR 滤波器。
(d)
h(n)
1 0
0n3 其它n
2
故
hd
(n)
1 2
2 0
Hd
(e
j
)e jn d
1 2
e e d c j( ) jn
c
7
(1)n
sinc (n (n )
)
h(n) hd (n)RN (n)
(2)有两种类型,分别属于第Ⅰ、Ⅳ类线性相位滤波器。
(3)若改用汉宁窗, (n)
1 2
[1
cos(
N2n1)]RN
(n)
N 2
1
H (0) [h(n) h(N 1 n)] 0
数字信号处理课后答案第6章
A2 s1
比较分子各项系数可知, A1、 A2应满足方程:
A1A1s2A2
1 A2 s1
a
解之得, A1=1/2, A2=1/2, 所以
Ha
(s)
s
1/ 2 (a
jb)
s
1/ 2 (a
jb)
套用教材(6.3.4)式, 得到
H (z)
2
Ak
k 1 1 es k T z 1
1/ 2 1 e(a jb)T z 1
2. 设计一个切比雪夫低通滤波器, 要求通带截止频率 fp=3 kHz,通带最大衰减αp=0.2 dB,阻带截止频率fs=12 kHz, 阻带最小衰减αs=50 dB。 求出滤波器归一化系统函数G(p)和实 际的Ha(s)。
解: (1) 确定滤波器技术指标。 αp=0.2 dB, Ωp=2πfp=6π×103 rad/s αs=50 dB, Ωs=2πfs=24π×103 rad/s
fp=20 kHz, 阻带截止频率fs=10 kHz, fp处最大衰减为3 dB,
阻带最小衰减as=15 dB。 求出该高通滤波器的系统函数Ha(s)。
解: (1) 确定高通滤波器技术指标要求:
p=20 kHz, ap=3 dB fs=10 kHz, as=15 dB
(2) 求相应的归一化低通滤波器技术指标要求: 套用图 5.1.5中高通到低通频率转换公式②, λp=1, λs=Ωp/Ωs, 得到
sp
s p
2π 12103 2π 6103
2
将ksp和λsp值代入N的计算公式, 得
N lg17.794 4.15 lg 2
所以取N=5(实际应用中, 根据具体要求, 也可能取N=4, 指标稍微差一点, 但阶数低一阶, 使系统实现电路得到 简化)。
数字信号处理第六章 习题答案
( )
H ( e jω ) = Ha ( jΩ)
又由 Ω =
ω
T
,则有
5 2 π ΩT + 3, − 2 ΩT + 5 , = π 3 0 2π π − ≤Ω≤ − 3T 3T π 2π ≤ Ω≤ 3T 3T 其他Ω
Ha ( jΩ) = H ( e jω )
ω=ΩT
Ha ( jΩ) = H ( e jω )
各极点满足下式ຫໍສະໝຸດ 1 1+ ( s Ωc )
4
sk = Ωce
π 2k −1 j + π 2 4
k = 12,4 ,3 ,
则 k = 1,2时,所得的 sk 即为 Ha ( s) 的极点
s1 = Ωce s2 = Ωce
3 j π 4
3 2 3 2 =− +j 2 2 3 2 3 2 =− −j 2 2
2
=
1−1.1683z−1 + 0.4241z−2
0.064(1+ 2z−1 + z−2 )
5.试导出二阶巴特沃思低通滤波器的系统函数。 设 Ωc = 3rad s 解:由幅度平方函数: H ( jΩ) =
2
1 1+ ( Ω Ωc )
4
令 Ω2 = −s2,则有
Ha ( s) Ha ( −s) =
∴H ( z ) = Ha ( s) s=1−z−1
1+ z−1
=
1 1− z 1− z 1+ z−1 + 1+ z−1 +1
−1 2 −1
(1+ z ) =
3 + z−2
−1 2
数字信号处理第6章_习题解答
第六章 习题解答(部分)[1]解:对采样数字系统,数字频率ω与模拟角频率Ω之间满足线性关系T Ω=ω。
因此,当时,ms T 01.0=TT cc 8πω==Ω,Hz T f c c 6251612==Ω=π 当s T µ5=时, TT c c 8πω==Ω,Hz T f c c 125001612==Ω=π[2]解:的极点为:,)(s H a jb a s +−=1jb a s −−=1将部分分式展开: )(s H a )(21)(21)(jb a s j jb a s js H a +−−−+−−−=所以有1)(1)(121121)(−+−−−−−−+−=z e j z e j z H T jb a T jb a通分并化简整理得:TT T e z bT e z bTe z z H ααα2211cos 21sin )(−−−−−−+−=[3]解:归一化原型低通滤波器与带通滤波器之间的频率变换关系为:B⋅ΩΩ−Ω=Ω22s rad p p /1002210×=ΩΩ=Ωπ,s rad B /2002×=π,dB p 2=δs rad s /80021×=Ωπ,s rad s /124022×=Ωπ,dB s 15=δ因此,归一化原型低通滤波器的通带频率p Ω取1,通带处最小衰减为2dB 。
同理可得归一化原型低通滤波器的阻带频率分别为:9375.31221=ΩΩ−Ω=ΩΩ=Ωs Bs , 1597.62222=ΩΩ−Ω=ΩΩ=Ωs Bs因此,归一化原型低通滤波器的阻带频率9375.3),min(21=ΩΩ=Ωs s s ,这是因为取较小的频率值,则较大的频率处一定满足衰减要求,阻带处最大衰减为15dB 。
利用巴特沃斯低通滤波器设计归一化原型低通滤波器)(s H 利用归一化原型低通滤波器的指标,得巴特沃斯低通滤波器阶数N444.19372.31lg 2110110lg 5.12.0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−≥N 取,查表的归一化巴特沃斯原型低通滤波器的系统函数 2=N 14142.11)(2++=s s s H LP由归一化原型低通滤波器变换到实际模拟带通滤波器22202220222)(4142.1)()()(202B s sB s s B s s H s H Bs s s LP BP +Ω++Ω+==⋅Ω+= [4]解:(1)用冲激响应不变法① 确定数字滤波器指标rad p 3/πω=,dB p 3=δ rad s 5/4πω=,dB s 15=δ② 将数字滤波器指标转换为相应的模拟滤波器指标。
姚天任现代数字信号处理习题解答第六章
习题六1. 解:设最小相位信号为)1)(1()(121101----=z z z z a z A ,其中1||1<z ,1||2<z 。
为简化起见,简记)1)(1()(12111----=z z z z z A ,则最大相位信号为:))(()(1*21*12----=z z z z z A ;混合相位信号为:))(1()(1*2113----=z z z z z A ; )1)(()(121*14----=z z z z z A 。
证明: ■2. 证明:)]()()([),(2121m x x m n x n x E m m R x ++=),()]()()([1212m m R m x x m n x n x E x =++=)]()()(['12'1'1'n x m m n x m n x E m n n -+-=+=),()]()()([12112'1''m m m R m m n x m n x n x E x --=-+-= ),()]()()([1121'12''m m m R m n x m m n x n x E x --=--+=)]()()([2''''21''2121'''m n x n x m m n x E m m n n --+=-+=),()]()()([21221''2''''m m m R m m n x m n x n x E x --=-+-= ),()]()()([2212''21''''m m m R m n x m m n x n x E x --=--+=■3. 证明:)()()(),(21*21w w Y w Y w Y w w B y +=)()()()()()(21*21*2211w w H w w X w H w X w H w X ++= )()()()()()(21*2121*21w w H w H w H w w X w X w X ++= ),(),(w w B w w B h x =由傅立叶变换的性质,将上述双谱的等式进行傅立叶反变换,可导出三阶相关的关系式,即有:),(),(),(212121m m R m m R m m R h x y *=■4. 证明:)]()()([),(2121m x y m n y n y E m m R y ++=)]()()([2'1'''a m n x a m n y a n y E an n -+-+-=-=)]()()([2'1''m n x m n x n x E ++= ),(21m m R x =所以,)(n x 和)(n y 具有相同的谱。
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W3(z)
=
β2 z −1R 2 (z) 1 − α3β3z−1
.
From the fifth
equation we
get
R2
(z)
=
1
−
W2 (z) α2β2z−1
.
Rewriting the fourth equation we get W2(z) − β3z−1W3(z) = β1z−1R1(z), in which we substitute
β1
β3
z –1 Y(z)
W2 (z)
z –1
–1
Analysis yields Y(z) = α0X(z) + β1z−1R1(z), W1(z) = X(z) − β2z−1R2(z), R1(z) = W1(z) + α1β1z−1R1(z), W2(z) = β1z−1R1(z) − β3z−1W3(z),
6.8
α0
X(z)
W0 (z) β1 z –1
W2 (z)
β3
z –1
Y(z) α1
z–1
z –1
–1
β0
W1(z )
β2
W3(z)
α2
α3
Analysis yields W0(z) = X(z) + β1z−1W1(z), W1(z) = β0z−1W0(z) + β2z−1W2(z),
we
finally
arrive at
H(z) =
Y X
=
K
β − αz−1 + z−2 1 − αz−1 + βz−2
.
(a) Since the structure employs 4 unit delays to implement a second-order transfer function, it is noncanonic.
H(z)
=
Y(z) X(z)
=
1+
(3
+
a1
+
a 3 )z −1
+
(3
+
2a1
+
a4(1 + z−1)3 2a3 − a1a2 )z−2
+
(1 +
a1
+
a3
−
a1a 2
−
a1a 2a 3 )z −3
.
6.7
–1 X(z)
W1(z )
z –1 β2
W3( z)
R1(z) α1 R 2 (z)
α2
α3
α0
and (3): Y(z) = X3(z) + γ Y2 (z). From Eqs. (1) and (3) we get
Y2(z) = X1(z) + δ(X(z) + γ Y2(z)), which yields (4):
Y2 (z)
=
1
1 −δ
γ
(δ
X(z)
+
X3(z)).
Next,
substituting Eq. (4) in Eq. (3) we get
1
X(z)
1 − k1 + α1k2 Y2(z)
– α1
z −1
X2(z )
X 3( z) Y(z)
Y3(z ) z −1
k2 α2 (1 − k1)
(b)
δ
X(z)
Y2 (z) X 2(z ) Y3 (z ) X3( z) β γ
Y(z)
185
Analyzing the above figure we get (1): Y2 (z) = X(z) + δ Y(z), (2): Y3(z) = β Y2 (z) + X2 (z),
H(z)
=
Y(z) X(z)
=
α0
+
β1β2β3z−2 + β1z−1(1 − α2β2z−1)(1 − α3β3z−1) (1 − α1β1z−1)(1 − α2β2z−1)(1 − α3β3z−1)
.
+ β2β3z−2(1 − α1β1z−1) + β1β2z−2(1 − α3β3z−1)
188
6.2 (a)
x[n]
AB
y[n] C
X(z)
W(z)
A w[n]
CD
u[n]
α1
k1
α2
k2
Y(z)
X 3 (z)
Y3( z) X2(z)
Y2 (z)
Analyzing the above figure we get (1): W(z) = X(z) − α1Y3(z), (2): Y2 (z) = W(z) + k1Y2 (z), (3): Y3(z) = k2Y2 (z) + X2 (z), and (4): Y(z) = α2W(z) + X3(z).
=
1
−
k1
1 +
α1k 2
(X(z)
−
α1X 2 (z)).
Substituting Eq. (5) in Eq. (4) we get (7): Y(z) = α2 (1 − k1)Y2 (z) + X3(z).
A realization based on Eqs. (6), (7) and (3) shown below has no delay-free loops.
From Eq. (2) we get (5): W(z) = (1 − k1)Y2(z). Substituting Eqs. (3) and (5) in Eq. (1) we get
(1 − k2 )Y2 (z) = X(z) − α1(k2Y2 (z) + X2 (z))
or
(6):
Y2 (z)
+
1 k1 )k 2 z −1
+
k1z−2
X(z).
Substituting Eq. (4) in Eq. (2) we get
(5):
U(z)
=
1
−
(1
+
− k2 + z−1 k1)k2z−1 +
k1z−2
X(z).
Finally,
substituting
Eqs.
(4)
and
(5)
in
Eq.
(3)
6.5
W(z) X(z)
− k1
k2 z−1
−k2
U(z) z−1
α1
α2
Y(z)
Analyzing the figure we get (1): W(z) = X(z) − k1z−1U(z) + k2z−1W(z),
( ) (2): U(z) = −k2W(z) + z−1W(z) = −k2 + z−1 W(z), and (3): Y(z) = α1z−1U(z) + α2z−1W(z).
system is stable if 2 < 1, i.e. if −1 > K > 3. 1− K
6.4
X(z)
K W1
z–1
W2
z–1
Y(z)
–1
α
β
z–1 W3
–1 z–1
From the above figure, we get W1 = K X + z−1W3, W2 = (z−1 − α)W1, W3 = αW1 − βz−1W1 = (α − βz−1)W1, and Y = z−1W2 + βW1. Substituting the third equation in the first we get W1 = KX + z−1(α − βz−1)W1, or [1 − α z−1 + βz−2 ]W1 = KX. Next, substituting the second equation in the last one we get Y = [z−1(z−1 − α) + β]W1. From the last two equations
R1(z).
Combining W1(z) = X(z) − β2z−1R2(z), W1(z) = (1 − α1β1z−1)R1(z). and making use of the
expression for R2(z) we arrive at
R1(z)
=
β2β3z−2(1 −
α1β1z−1)
(5):
Y(z)
=
X3(z)
+
γ
Y2 (z)
=
X3(z)
+
1
γ −δ
γ
(X(z)
+
δ
X3(z))
=
1
1 −δ
γ
(γ
X(z)+来自X3(z)).A realization based on Eqs. (2), (4) and (5) shown below has no delay-free loops.
( ) Substituting Eq. (2) in Eq. (1) we get W(z) = X(z) − k1z−1 −k2 + z−1 W(z) + k2z−1W(z), or
[ ] 1 − (1 + k1)k2z−1 + k1z−2 W(z) = X(z),or
(4):
W(z)
=
1
−