数字信号处理_刘顺兰 第6章 完整版习题解答
数字信号处理教程课后习题及答案
分析：已知边界条件，如果没有限定序列类型（例如因果序列、反因果序列等）， 则递推求解必须向两个方向进行（n ≥ 0 及 n < 0）。
解 : (1) y1 (0) = 0 时， (a) 设 x1 (n) = δ (n) ，
按 y1 (n) = ay1 (n − 1) + x1 (n) i) 向 n > 0 处递推，
10
T [ax1(n)+ bx2 (n)] =
n
∑
[ax1
(n
)
+
bx2
(n
)]
m = −∞
T[ax1(n) + bx2(n)] = ay1(n) + by2(n)
∴ 系统是线性系统
解：(2) y(n) =
[x(n )] 2
y1(n)
= T [x1(n)] = [x1(n)] 2
y2 (n) = T [x2 (n)] = [x2 (n)] 2
β α
n +1
β α β =
n +1− N −n0
N−
N
α −β
y(n) = Nα n−n0 ,
(α = β )
, (α ≠ β )
如此题所示，因而要分段求解。
2 .已知线性移不变系统的输入为 x( n ) ,系统的单位抽样响应
为 h( n ) ,试求系统的输出 y( n ) ,并画图。
(1)x(n) = δ (n)
当n ≤ −1时 当n > −1时
∑ y(n) = n a −m = a −n
m=−∞
1− a
∑ y(n) =
−1
a−m =
《数字信号处理》(2-7章)习题解答
第二章习题解答1、求下列序列的z 变换()X z ，并标明收敛域，绘出()X z 的零极点图。
(1) 1()()2nu n (2) 1()()4nu n - (3) (0.5)(1)nu n --- (4) (1)n δ+(5) 1()[()(10)]2nu n u n -- (6) ,01na a <<解：(1) 00.5()0.50.5nn n n zZ u n z z ∞-=⎡⎤==⎣⎦-∑，收敛域为0.5z >，零极点图如题1解图(1)。
(2) ()()014()1414n nn n z Z u n z z ∞-=⎡⎤-=-=⎣⎦+∑，收敛域为14z >，零极点图如题1解图(2)。
(3) ()1(0.5)(1)0.50.5nnn n zZ u n z z --=-∞-⎡⎤---=-=⎣⎦+∑，收敛域为0.5z <，零极点图如题1解图(3)。
(4) [](1Z n z δ+=，收敛域为z <∞，零极点图如题1解图(4)。
(5) 由题可知，101010910109(0.5)[()(10)](0.5)()(0.5)(10)0.50.50.50.50.50.5(0.5)n n nZ u n u n Z u n Z u n z z z z z z z z z z z --⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⋅=-----==--收敛域为0z >，零极点图如题1解图(5)。
(6) 由于()(1)nn n a a u n a u n -=+--那么，111()(1)()()()nn n Z a Z a u n Z a u n z z z a z a z a a z a z a ----⎡⎤⎡⎤⎡⎤=---⎣⎦⎣⎦⎣⎦=----=-- 收敛域为1a z a <<，零极点图如题1解图(6)。
(1) (2) (3)(4) (5) (6)题1解图2、求下列)(z X 的反变换。
数字信号处理第六章 习题答案
394784.18 Ha ( s) = 2 s + 888.58s + 394784.18
经双线性变换得数字滤波器的系统函数：
H ( z ) = Ha ( s) s= 2⋅1−z
=
−1
−1
T 1+z−1
T = 1/ fs = 1/103 (s)
394784.18
−1 3 1− z 3 1− z 2 ×10 ⋅ 1+ z−1 + 888.58× 2 ×10 ⋅ 1+ z−1 + 394784.18
解：由图可得
2 5 ω+ 3 π 5 2 jω H ( e ) = − ω + 3 π 0
2π π − ≤ω ≤ − 3 3 2π π ≤ω ≤ 3 3
[ −π ,π ]的其他ω
（1）冲激响应不变法 因为ω 大于折叠频率 π 时 H e jω 为零， 故用此法无失真。
各极点满足下式
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 3 2 =− −j 2 2
2
（ ） 激 应 变 求 2 冲 响 不 法 H(z) 40 136 1 −32(s − ) 3 + 3 2 Ha (s)= = (s + 2)(s + 8) s+2 s +8 40 136 T T 3 3 H ( z) = + 1− e−2T z−1 1− e−8T z−1 （ ） 线 变 法 H(z) 3 双 性 换 求 2 1− z−1 s= , −1 T 1+ z 2 1− z−1 1 −32( − ) −1 T 1+ z 2 Ha (s)= 2 1− z−1 2 1− z−1 ( + 2)( + 8) −1 −1 T 1+ z T 1+ z
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章
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)］
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)
上面等式说明实序列可以分解成偶对称序列和奇对称序列。 偶对称序列可 以用题中(2)的公式计算， 奇对称序列可以用题中(3)的公式计算。
（2） y(n)=x(n)+x(nN+1)k 0
（3） y(n)= x(k)
（4） y(n)=x(n－nn0)n0
（5） y(n)=ex(n)
k nn0
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
解：（1）只要N≥1， 该系统就是因果系统， 因为输出 只与n时刻的和n时刻以前的输入有关。
如果|x(n)|≤M， 则|y(n)|≤M， （2） 该系统是非因果系统， 因为n时间的输出还和n时间以 后（（n+1）时间）的输入有关。如果|x(n)|≤M, 则 |y(n)|≤|x(n)|+|x(n+1)|≤2M,
=2x(n)+x(n－1)+ x(n－2)
将x(n)的表示式代入上式， 得到 1 y(n)=－2δ(n+2)－δ(n+1)－0.5δ(2n)+2δ(n－1)+δ(n－2)
数字信号处理答案 第二版 刘顺兰6
zk = e
j
2π k N
， k = 0,1,2L, N − 1 。
后一项极点有两个，在： p1 = e
j
2π N
和 p2 = e
−j
2π N
（与前一项的零点抵消） ，零点也
⎛ 2π ⎞ 有两个： z1 = 0 （与前一项的极点抵消） ， z2 = cos⎜ ⎟ ⎝ N ⎠
系统级联后，有零极点抵消。为：
H e jω = H ( z ) z = e jω
( )
③画出幅频图 H (e jω ) （略） ④由于级联后系统没有非零的极点 （或因 h （n） 是有限长） ， 所以判断系统是 FIR 的。
±j ⎞ ⎟ ；Pole： z = re N ⎠ 2π
1⎛ j N ② h( n) = ⎜ re 2⎜ ⎝
2π
2π ⎞ 1⎛ −j ⎟ u (n) + ⎜ re N ⎟ 2⎜ ⎠ ⎝
n
⎞ 2π ⎞ ⎟ u (n) = r n cos⎛ n ⎟u (n) ⎜ ⎟ ⎝ N ⎠ ⎠
n
H ( e jω ) = H ( z ) z = e j ω =
当 ω = 0 ，或 ω = π 时， H (e jω ) > 2. 补充作业 2：
①求级联后系统的零极点，并画出零极点图。 ②求 h(n) , H (e jω ) ③画出幅频图 H (e jω ) ④判断系统是 IIR 还是 FIR？ 解： （本题的零极点图以 N=8 为例） 梳妆滤波器与二阶谐振器级联后的系统函数为：
《数字信号处理》2010-2011-1 作业-6 教材《数字信号处理》 （第二版）刘顺兰
1. 补充作业 1 实用的二阶谐振器，参数作如下修正：
ห้องสมุดไป่ตู้
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(刘顺兰)(第二版)全书章 (6)
cos
m
1 2
因此
H
(
)
N /2 n1
b(n)
c os
n
1 2
（6-17）
第6章 有限长单位脉冲响应
式中:
b(n) 2h N n 2
n=1,2, 3, …, N/2 （6-18）
按ω照 =π式呈（奇6-对17称），，因当此ωH=(ππ时)=，0，c即osH(z)n在 12z=e jπ0=-，1
N 2
1
n
（6-4）
我们可以看到，上式的Σ以内全部是标量，如果我们将频率响应 用相位函数θ(ω)及幅度函数H(ω)表示
H (e j ) H ( )e j ( )
（6-5）
第6章 有限长单位脉冲响应
那么有：
H
(
)
N 1
h(n)
n0
c
os
N 2
1
n
() N 1
2
（6-6） （6-7）
式(6-6)的幅度函数H(ω)是标量函数，可以包括正值、负值和零， 而且是ω的偶对称函数和周期函数; 而|H(ejω)|取值大于等于零, 两者在某些ω值上相位相差π。式(6-7)的相位函数θ(ω)具有严 格的线性相位，如图6-1所示。
其系统函数为
N 1
N 1
H (z) h(n)zn h(N 1 n)zn
n0
n0
将m=N-1-n代入
N 1
N 1
H (z) h(m)z(N 1m) z(N 1) h(m)zm
m0
m0
第6章 有限长单位脉冲响应
即
H (z) z(N 1)H (z1)
（6-2）
上式改写成
H (z) 1 [H (z) z(N 1)H (z1)] 2
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》第三版课后习题答案
数字信号处理课后答案1.2 教材第一章习题解答1. 用单位脉冲序列()n δ及其加权和表示题1图所示的序列。
解：()(4)2(2)(1)2()(1)2(2)4(3) 0.5(4)2(6)x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=+++-+++-+-+-+-+-2. 给定信号：25,41()6,040,n n x n n +-≤≤-⎧⎪=≤≤⎨⎪⎩其它（1）画出()x n 序列的波形，标上各序列的值；（2）试用延迟单位脉冲序列及其加权和表示()x n 序列； （3）令1()2(2)x n x n =-，试画出1()x n 波形； （4）令2()2(2)x n x n =+，试画出2()x n 波形； （5）令3()2(2)x n x n =-，试画出3()x n 波形。
解：（1）x(n)的波形如题2解图（一）所示。
（2）()3(4)(3)(2)3(1)6() 6(1)6(2)6(3)6(4)x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=-+-+++++++-+-+-+-（3）1()x n 的波形是x(n)的波形右移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（二）所示。
（4）2()x n 的波形是x(n)的波形左移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（三）所示。
（5）画3()x n 时，先画x(-n)的波形，然后再右移2位，3()x n 波形如题2解图（四）所示。
3. 判断下面的序列是否是周期的，若是周期的，确定其周期。
（1）3()cos()78x n A n ππ=-，A 是常数；（2）1()8()j n x n e π-=。
解：（1）3214,73w w ππ==，这是有理数，因此是周期序列，周期是T=14； （2）12,168w wππ==，这是无理数，因此是非周期序列。
5. 设系统分别用下面的差分方程描述，()x n 与()y n 分别表示系统输入和输出，判断系统是否是线性非时变的。
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
数字信号处理第6章答案 史林 赵树杰编著
第六章练习题答案%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 6.3 设计一个满足下列指标要求的模拟低通巴特沃斯滤波器，并求出其系统函数的极点。
通带截止频率 2.1p f kHZ =，阻带截止频率8s f kHZ =，通带最大衰减0.5p dB α=，阻带最小衰减30s dB α=。
解：巴特沃斯模拟低通滤波器的设计步骤为：（1）根据模拟滤波器的设计指标p α,p Ω和s α,s Ω，由()式确定滤波器的阶数N 。
（2）由()式确定滤波器的3dB 截止频率c Ω。
（3）按照()式，求出N 个极点(1,2,,)k p k N =，将极点k p 代入式得滤波器的系统函数()a H s 。
****************2p p f πΩ= 2s s f πΩ= 取4N =3dB 截止频率： 去归一化()()a n cs H s H =Ω %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 6.10 利用二阶模拟低通巴特沃斯滤波器，设计一个中心频率为020/rad s Ω=，通带3dB 带宽为4/B rad s =的模拟带通滤波器。
解: 根据滤波器的阶数N ，直接查表 6.3.1，得到归一化（1c Ω=）的极点(1,2,,)k p k N =和归一化的系统函数然后利用(6.3.9)式，得到3dB 截止频率为c Ω的巴特沃斯模拟低通滤波器的系统函数()a H s 。
()()a n c H s H s =Ω (6.3.9)*********************%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 6.12 设模拟滤波器的系统函数为：用脉冲响应不变法将()a H s 转换成数字滤波器的系统函数()H z ，并确定数字滤波器在ωπ=处的频谱混叠失真幅度与采样间隔T 的关系。
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章PPT课件
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
（2） 令输入为
输出为
x(n－n0)
y′(n)=2x(n－n0)+3 y(n－n0)=2x(n－n0)+3=y′(n) 故该系统是非时变的。 由于
T［ax1(n)+bx2(n)］=2ax1(n)+2bx2(n)+3 T［ax1(n)］=2ax1(n)+3 T［bx2(n)］=2bx2(n)+3 T［ax1(n)+bx2(n)］≠aT［x1(n)］+bT［x2(n)］ 故该系统是非线性系统。
T［ax1(n)+bx2(n)］=ax1(n) sin(ωn)+bx2(n) sin(ωn) =aT［x1(n)］+bT［x2(n)］
故系统是线性系统。
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
6． 给定下述系统的差分方程， 试判定系统是否是因果稳定系统， 并说明 理由。
（1） y(n)=
1 x(Nn－1 k)
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(3) 这是一个延时器， 延时器是线性非时变系统， 下面证明。 令输入为
输出为
x(n－n1)
y′(n)=x(n－n1－n0) y(n－n1)=x(n－n1－n0)=y′(n) 故延时器是非时变系统。 由于
T［ax1(n)+bx2(n)］=ax1(n－n0)+bx2(n－n0) =aT［x1(n)］+bT［x2(n)］
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)
数字信号处理教程答案
数字信号处理教程 课后习题及答案目录第一章 离散时间信号与系统第一章 Z 变换第三章 离散傅立叶变换 第四章 快速傅立叶变换 第五章 数字滤波器的基本结构第六章 无限长单位冲激响应(IIR )数字滤波器的设计方法 第七章有限长单位冲激响应(FIR )数字滤波器的设计方法 第八章数字信号处理中有限字长效应第一章 离散时间信号与系统1 .直接计算下面两个序列的卷积和 y( n )=x( n)* h( n),0 乞 n < N - 1 , 其他 nn』o,no兰 n,n ::: n o请用公式表示。
分析： ①注意卷积和公式中求和式中是哑变量 m ( n 看la n h ( n )2J P x( n )=2作参量)，结果y(n)中变量是n ,(3) 当n _n 0 • N — 1时，全重叠ny(n)二、x(m)h(n _ m)m _n-N ■+y(n)二 、' x(m)h(n _ m)二 、' h(m)x(n _ m)m - - ：： m --：：=Otn 1 _noy(n) =x(n)* h(n ) -、、' x(m)h(n -m)m—二⑵ 当n 0 -n _n 0 N -1时，部分重叠ny(n)二、x(m)h(n _ m)m ±0nn n . — Uh <'m ^0m去。
y(n)n 1- n 。
, C -② 分为四步 (1)翻褶(-m ),(2)移位(n ) , (3)相乘，(4)相加，求得一个 n 的y(n)值，如此可求得所有n 值的y(n) ③ 一定要注意某些题中在n 的不同时间段上求和范围的不同如此题所示，因而要分段求解。
2 .已知线性移不变系统的输入为x( n ),系统的单位抽样响应 为h( n ),试求系统的输出y( n ),并画图n _mm ^_N 1nCtnm ^p _N -1y(n) = N 「n 』0, i-:『；in :M _N _n°-P(a P )-no(1)当 n ::: no 时y(n )=036(1) x(n)二:.(n) (2) x(n)二 R 3(n) (3) x(n)二、.(n -2) (4) x(n)二 2n u(-n -1)分析:① 如果是因果序列 y(n)可表示成y(n) ={ y(0) , y(1), y(2)……}，例如小题(2)为 y(n)={1 , 2, 3, 3, 2, 1}；② ' (n)* x(n) = x(n) ,、(n 一 m)* x(n) = x(n 一 m); ③卷积和求解时，n 的分段处理。
数字信号处理课后习题答案-第六章习题与答案
1．、2． 用冲激响应不变法将以下 )(s H a变换为变换为 )(z H ，抽样周期为T 。
为任意正整数 ,)()( )2()()()1(022n s s As H b a s as s H na a -=+++=分析：①冲激响应不变法满足)()()(nT h t h n h a nTt a===，T 为抽样间隔。
这种变换法必须)(s H a 先用部分分式展开。
②第（②第（22）小题要复习拉普拉斯变换公式1!][+=n n S n t L ,na n t s a S S As H t u n t Ae t h )()()()!1()(010-=⇔-=-，可求出可求出 )()()(kT Th t Th k h a kTt a===，|又 dz z dX z k kx )()(-⇔，则可递推求解。
解: (1)22111()()2a s a H s s a b s a jb s a jb ⎡⎤+==+⎢⎥+++++-⎣⎦[])( 21)()()(t u e e t h tjb a t jb a a --+-+= 由冲激响应不变法可得：由冲激响应不变法可得：由冲激响应不变法可得：[]()()()() ()2a jb nT a jb nT a T h n Th nT e e u n -+--==+ 11011() () 211naT jbT aT jbT n T H z h n z e e z e e z ∞------=⎡⎤==+⎢⎥--⎣⎦∑ 2211cos 21cos 1 ------+--⋅=z e bT z e bT z e T aT aT aT(2) 先引用拉氏变换的结论[]1!+=n n s n t L 可得：可得： n a s s As H )()(0-=))()!1()(10t u n t Ae t h n t s a -=-则 )()!1()()()(10k u n kT Ae T Tk Th k h n kT s a -⋅==- dzz dX zk kx az k u a ZZk )()( , 11)( 1-−→←-−→←-且按)11()()!1( )()!1( )()(111111000--∞=---∞=----=-==∑∑ze dz d z n AT e z k n T TA z k h z H T s n n kkT s n n k k可得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=•••---,3,2)1(1,1)(111000n z e z e AT n z e ATz H n T s T S n T s ，可以递推求得：2. 已知模拟二阶巴特沃思低通滤波器的归一化系统函数为：2'4142136.111)(s s s H a ++=而而3dB 截止频率为50Hz 的模拟滤波器，需将归一化的)('s H a 中的s 变量用502⨯πs 来代替424'108696044.928830.444108696044.9)100()(⨯++⨯==s s s H s H a a π：设系统抽样频率为设系统抽样频率为Hz f s 500=，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。
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。
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H（） 1 2 cos
( )
该系统的振幅、相位图如下。
3 2 1 0
|H(ej )|
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，
7 sin j 2 ， 相位 ( ) 3 故系统的振幅 H (e ) sin 2 d ( ) 群延迟 ( ) 3 d
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 n 3 0 其它n
e j , H d (e ) 0 ,
j
0 c
c
(1) 求出 h( n) 的表达式，确定 与 N 的关系。 (2) 问有几种类型，分别是属于哪一种线性相位滤波器。 (3) 若改用升余弦窗（汉宁窗）设计，求出 h( n) 的表达式。
5
解： （1）
j
性相位滤波器， H ( ) 关于 0 均有偶对称结构。题目中仅给出了 H d (e ) 在 0 ~ 上 的取值，但用傅里叶反变换求 hd ( n) 时，需要 H d (e ) 在一个周期 [ , ] 或 [0,2 ] 上的 值，因此 H d (e ) 需根据第一类、第二类线性相位滤波器的要求进行扩展，扩展结果为：
H ( z ) h( n) z n
n 0
因为
(1)
n 0
5
n
h(n) 0 ，故 z 1 为 H ( z ) 的一个零点。
为 H ( z ) 的零点，故则在它的共轭位置 0.7e
j /4
因 z 0.7e
j / 4
处一定有另一个零点。
线性相位的约束条件需要在这两个零点的倒数位置上有零点，即 是 H ( z ) 的零点。 由此，有
N H( ) 2
[h(n)WN2 h( N 1 n)WN
n 0 N 1 2 n 0
N
n
( n 1)
N 2
]
h(n)[(1)
n
(1) ( n 1) ] 0
6.4 一个具有广义线性相位的 FIR 滤波器具有如下性质： （1） h( n) 是实的，且 n 0 和 n 5 时 h( n) =0 。
0, , 2 偶对称，故 H d (e jw ) 可扩展为： e j ( ) , c c H d (e ) 0 , 0 c , c 2
6.6 用矩形窗设计一个线性相位高通滤波器
e j ( ) , H d (e ) 0 ,
j
c 0 c
(1) 求出 h( n) 的表达式，确定 与 N 的关系。
6
(2) 问有几种类型，分别是属于哪一种线性相位滤波器。 (3) 若改用升余弦窗（汉宁窗）设计，求出 h( n) 的表达式。 解：(1)因 H d (e
A (1 0.7 2 z 1 0.49 z 2 )(0.49 0.7 2 z 1 z 2 )(1 z 1 ) 0.49 1 因为 h( n) H (e j )e j n d ， 2 h(0) H (e j )d 2
由条件
3
H (e j ) e jn
n 0
1 e j 4 sin 2 j e 1 e j sin 2 sin 2 sin
3 2
故 系 统 的 振 幅
H ( e j )
2
， 相 位
( ) ， 群 延 迟
3 2
d ( ) 3 ( ) d 2
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
nk N
( N 1 n ) k h( N 1 n)W N
nk N
( n 1) k h( N 1 n)W N ]
当 N 为奇数时：若 h( n) h( N 1 n) ，则 h(
N 1 N 1 ) h( )0 2 2
故
H (k )
h(n)WNnk
j
) 只给出了 0 ~ 之间半个周期的表达式，因此需要扩展。因设计的是线 N 1 2
j ( )
性相位滤波器，故令
(a)当 N 为奇数时， 为整数，此时 e 即
e j e j
e j ( ) (1) e j
故此时由 P125 表 3-1 可知，要设计的滤波器属第一类线性相位滤波器， H ( w) 关于
h(n) hd (n) R N (n)
(2) 有 2 种类型，分别为第一类和第二类线性相位滤波器。 (3) 若改用升余弦窗（汉宁窗）设计，则
h(n) hd (n) w(n)
sin[c (n )] 1 1 2 n { cos( )}RN (n) (n ) 2 2 N 1
( ) 2
(c)
1 0 n 6 h( n) 0 其它n H ( e j )
n
h ( n )e
jn
e jn
n 0
6
1 e j 7 1 e j
7 sin( ) 2 e j 3 sin( ) 2
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
j
)d 4
试求该滤波器的 H ( z ) 。 解：因为 n 0 和 n 5 时 h( n) 0 ，且 h( n) 是实值，有
1 j /4 1 j /4 ， e e 也 0.7 0.7
H ( z ) A(1 0.7e j /4 z 1 )(1 0.7e j /4 z 1 )(1
1 j /4 1 1 e z )(1 0.7e j /4 z 1 )(1 z 1 ) 0.7 0.7
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 )
j j 3
e
j
3 2
3 3 j 2 j sin 2 sin( )e 2 2
3 j 2 2
故系统的振幅
H (e j ) 2 sin 3 2
3 2
相位
2 d ( ) 3 群延迟 ( ) d 2
因 h( n) 长度 N 4 ，且 h( n) 为奇对称，故为第Ⅳ类线性相位 FIR 滤波器。 (b) h( n) ( n) ( n 4)
N ) 0。 2
h(n)W
n 0
N 1
nk N
3
当 N 为偶数时： H ( k )
N 1 2
h(n)W
n 0
N 1 2 n 0
N 1 2
nk N
h(n)W
n N 2
N 1
nk N
H (k )
[h(n)W
n 0
n 0 N 1 2
h(n)W
H (e
j
)d 4 ，可知 h(0) 2 ，故该滤波器的系统函数如下。
H ( z)
2 (1 0.7 2 z 1 0.49 z 2 )(0.49 0.7 2 z 1 z 2 )(1 z 1 ) 0.49
6.5 用矩形窗设计一个线性相位低通滤波器
( )
H ( z ) 1 z 4 H (e j ) 1 e j 4 2 sin 2e
故系统的振幅 H (e
j j 2 j
2
) 2 sin 2
1
相位
2 d ( ) 群延迟 ( ) 2 d
因 h( n) 长度 N 5 ，且 h( n) 为奇对称，故为第Ⅲ类线性相位 FIR 滤波器。
∴ 当 h( n) h( N 1 n) 时，若 N 为偶数
H (0)
若 N 为奇数，
[h(n) h( N 1 n)] 0
H (0)
[h(n) h( N 1 n)] 0
n 0 N 1 2
N 3 2
即当 h( n) h( N 1 n) 时有 H (0) 0 （2） N 为偶数， h( n) h( N 1 n)
n 0
N 1 2
h(n)W
n 0 N 3 2 n 0
N 1 2
nk N
( N 1 n ) k h( N 1 n)W N n 0
N 1 2 N 3 2 n
h(n)W
N 1
nk N