信号与系统模拟试题第3章2014
信号与系统课后习题与解答第三章
3-1 求图3-1所示对称周期矩形信号的傅利叶级数（三角形式和指数形式）。
图3-1解 由图3-1可知，)(t f 为奇函数，因而00==a a n2112011201)cos(2)sin(242,)sin()(4T T T n t n T n Edt t n E T T dt t n t f T b ωωωπωω-====⎰⎰所以，三角形式的傅利叶级数（FS ）为T t t t E t f πωωωωπ2,)5sin(51)3sin(31)sin(2)(1111=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=指数形式的傅利叶级数（FS ）的系数为⎪⎩⎪⎨⎧±±=-±±==-= ,3,1,0,,4,2,0,021n n jE n jb F n n π所以，指数形式的傅利叶级数为T e jE e jE e jE e jE t f t j t j t j t j πωππππωωωω2,33)(11111=++-+-=--3-2 周期矩形信号如图3-2所示。
若：图3-22τT-2τ-重复频率kHz f 5= 脉宽 s μτ20=幅度 V E 10=求直流分量大小以及基波、二次和三次谐波的有效值。
解 对于图3-2所示的周期矩形信号，其指数形式的傅利叶级数（FS ）的系数⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛====⎰⎰--22sin 12,)(1112212211τωττωππωττωωn Sa T E n n E dt Ee T T dt e t f T F tjn TT t jn n则的指数形式的傅利叶级数（FS ）为∑∑∞-∞=∞-∞=⎪⎭⎫ ⎝⎛==n tjn n tjn n e n Sa TE eF t f 112)(1ωωτωτ其直流分量为TE n Sa T EF n ττωτ=⎪⎭⎫ ⎝⎛=→2lim100 基波分量的幅度为⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=+-2sin 2111τωπEF F 二次谐波分量的幅度为⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=+-22sin 122τωπEF F 三次谐波分量的幅度为⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=+-23sin 32133τωπE F F 由所给参数kHz f 5=可得s T s rad 441102,/10-⨯==πω将各参数的值代入，可得直流分量大小为V 110210201046=⨯⨯⨯--基波的有效值为())(39.118sin 210101010sin 210264V ≈=⨯⨯⨯- πππ二次谐波分量的有效值为())(32.136sin 251010102sin 21064V ≈=⨯⨯⨯- πππ三次谐波分量的有效值为())(21.1524sin 32101010103sin 2310264V ≈=⨯⨯⨯⨯- πππ3-3 若周期矩形信号)(1t f 和)(2t f 的波形如图3-2所示，)(1t f 的参数为s μτ5.0=，s T μ1= ，V E 1=； )(2t f 的参数为s μτ5.1=，s T μ3= ，V E 3=，分别求：（1）)(1t f 的谱线间隔和带宽（第一零点位置），频率单位以kHz 表示； （2）)(2t f 的谱线间隔和带宽； （3）)(1t f 与)(2t f 的基波幅度之比； （4）)(1t f 基波与)(2t f 三次谐波幅度之比。
信号与系统练习题
第一章绪论1、选择题1.1、f （5-2t ）是如下运算的结果 CA 、 f （-2t ）右移5B 、 f （-2t ）左移5C 、 f （-2t ）右移25D 、 f （-2t ）左移25 1.2、f （t 0-a t ）是如下运算的结果 C 。
A 、f （-a t ）右移t 0；B 、f （-a t ）左移t 0 ；C 、f （-a t ）右移a t 0；D 、f （-a t ）左移at 0 1.3、已知 系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为：)()()(t u t e t r = 则该系统为 B 。
A 、线性时不变系统；B 、线性时变系统；C 、非线性时不变系统；D 、非线性时变系统 1.4、已知 系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为：)()(2t e t r = 则该系统为 C 。
A 、线性时不变系统 B 、线性时变系统 C 、非线性时不变系统 D 、非线性时变系统 1.5、已知 系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为：)1()(t e t r -= 则该系统为 B 。
A 、线性时不变系统B 、线性时变系统C 、非线性时不变系统D 、非线性时变系统1.6、已知 系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为：)2()(t e t r = 则该系统为 B A 、线性时不变系统 B 、线性时变系统 C 、非线性时不变系统 D 、非线性时变系统 1.7.信号)34cos(3)(π+=t t x 的周期为 C 。
A 、π2 B 、π C 、2π D 、π21.8、信号)30cos()10cos(2)(t t t f -=的周期为： B 。
A 、15π B 、5π C 、π D 、10π1.9、dt t t )2(2cos 33+⎰-δπ等于 B 。
A.0 B.-1 C.2 D.-21.10、 若)(t x 是己录制声音的磁带,则下列表述错误的是： BA. )(t x -表示将此磁带倒转播放产生的信号B. )2(t x 表示将此磁带放音速度降低一半播放C. )(0t t x -表示将此磁带延迟0t 时间播放D. )(2t x 表示将磁带的音量放大一倍播放 1.11.=⋅)]([cos t u t dtdA A ．)()(sin t t u t δ+⋅- B. t sin - C. )(t δ D.t cos1.12．信号t t t x o 2cos 4)304cos(3)(++=的周期为 B 。
【信号与系统(郑君里)课后答案】第三章习题解答
3-1 解题过程：（1）三角形式的傅立叶级数（Fourier Series ，以下简称 FS ）f ( t ) = a ++∞cos ( n ω t) + b sin ( n ω t ) a 0 ∑ n 1n 1 n =1式中ω1 =2π，n 为正整数，T 1 为信号周期T 11 t +T（a ）直流分量a 0 = 0 ∫ 1 f ( t ) dtT1 t2 t +T（b ）余弦分量的幅度a n = 0∫ 1f ( t ) cos ( n ω1t ) dtT1 t 02 t +T（c ）正弦分量的幅度b n = 0 ∫ 1f ( t ) sin ( n ω1t ) dtT 1 t（2）指数形式的傅立叶级数+∞f ( t ) = ∑ F ( n ω1 )e jn ω1tn =其中复数频谱F n= F ( n ω1 ) = 1 ∫t 0 +T 1f ( t ) e − jn ω1t dt T 1 t 0F n =1( a n − jb n ) F − n = 1 ( a n + jb n ) 2 2由图 3-1 可知， f ( t ) 为奇函数，因而a 0 = a n = 04 Tb n = T ∫02= 2Eπ n4TE−2EEf (t ) sin ( n ω t ) dt =sin ( n ω t ) dt = cos ( n ω t = 1 − cos ( n π2T 1 ∫0 2 1 n t 1 n ) 1n = 2, 4,n = 1, 3,所以，三角形式的 FS 为2 E1 12π f ( t ) =sin ( ω1t ) +sin ( 3ω1t ) +sin ( 5ω1t ) +ω1 =π 3 5T指数形式的 FS 的系数为1n = 0, ±2, ±4,F n = − jb n jE=2 n = 0,−± 1, ±3,n π1所以，指数形式的 FS 为f ( t ) = − jE π ej ω1t+ πjE e − j ω1t − 3jE π e j 3ω1t + 3jEπ e − j 3ω1t +3-15 分析：半波余弦脉冲的表达式 f ( t ) =πτ E cos t u t+ τ 2求 f ( t ) 的傅立叶变换有如下两种方法。
《信号与系统》奥本海姆第三章
周期性方波序列的频谱
N1 2 N 10
N1 2 N 20
k
k
N1 1 N 10
k
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x ( r )e
j
2 kr N
1 ak m
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4. Paseval定理
DFS x(n) ak
成谐波关系的复指数信号集:
k (n) {e
j (k 2 )n N
}, k 0, 1, 2,...
公共周期为N，集合中只有 N 个信号是彼此独立。 一个周期为N的序列有：
x[ n ] ak e
k j(k 2 )n N
k N
ak e
j (k
2 )n N
,其中 k 为N个相连的整数
2 rn N
N ar
1 N
即
1 ar N
2 rn N
n N
n N
x ( n ) e jr 0 n , 0
2 N
一个周期为N的序列有：
x(n)
ak 1 N
k N
ak e
j
2 kn N
DFS
j 2 kn N
n N
Wang Zhengyong
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哈工大信号与系统第三章术后作业答案张晔
fltnzlults因为是bniif.c EJ.siunwndttjErsincnwtsdt品奇这是咋求的求锯⻮信号ftkocnejnmtcniiffme则⼴哻f则fits品蕊ei哔世这是利⽤指数表示求三⻆函数形式下的⽐⼆ffctldt.FI ff aniiffmcoscnwtgdtiifl ttEjcoscnwtydttf奇㷒依然为奇则为0⼆if Ewscnwtdt2元ㄨ103kHz 6.128X 2X106t1间隔ME巺⼆㗟s不4112X1066.28106带亮13乺烈烈6nfzxi14三次诮波11批t 10⽐红__2.12Et E 4i 1lCniÈffme atdtfcne atdttffze.at dt其中ain⼆弦表ǏF试⻦扣与fun的傅⽴叶变换Fifn Filmfit Alum ut沙井控ult.int坷同样将fun表示⼀下⼆是cult ultt t Al ul ti Ultt则Fl funk Ftw ejwto詏们对于la 来说原因为三⻆以及余弦之积inn则n 01wtionjtoiw zuScilE 2对于⼼来说原⼆Sin 5元右侧的相当于则Sachi ii nl ócw 5元-01W 5到vivre怎么看出来的ht利⽤时域积分把原函看成积分原⽐⽐出⼀吐动deno 个吢砟⼼ólug201W e iwi nameÍjmjw⼆⽆以costing tisinihgznwilosciugtisin int器nomaunt jw求的傅⾥叶变换利⽤傅⾥叶变换的定义式求FlwkfofneiTltftltgeiwtdt.ttcu.int Fxi Eij w W2t恐器加⼀兜圜篮圝噬部⼆品ceiwte Mtice2N.ie可以应leine全部转化为⼼sin之形成三吉xzcoswth.zwszwtfw.zsinz.ru为了求得⽴叶级则要利⽤原tniiFocwilninw.F4从⽽cnet.to cnn.in代⼊上式中则代⼊到了覃⽴叶级数的公式中funÍcneimt⼀H求⼼的傅⾥叶交换则Rcntawhn HIM⼆舙⽅站1jhntl 然后求输⼊信号的得主叶交换在⼀个周期内P fltsejwtdt in哭⼏⼆T T teiwtdtiwlteiwt jeiwtsiEijiMn D 求fun的傅⽴叶级数90i hits dtf.li灬i1第⼀次分布积分⼜弄错了duty卡twsnwitdt ijtwscnw ndt lnwdwscnwnliw.co scnwtsi ǜǐ⼆声n.dz cost 哔_sinc 哔⼆前211叮n华⼆则no 时IAN则An 有加上n 为偶iq ⼥终900则⼈品㹷n 为奇彘流iiwiwiwj.ws对fun 进⾏傉⽴叶交他fun为奇函数外an sc.no求dni ǐǕsincnwmdt.lu 笇d n ⾔Ǖs in2巺七d t ⾔ǜ则所求即为flat fun 不⽤合求iii nt1111111iinnnniiii。
信号与系统习题答案第三章
第三章习题基础题3.1 证明cos t , cos(2)t , …, cos()nt (n 为正整数)，在区间(0,2)π的正交集。
它是否是完备集? 解：(积分???)此含数集在(0,2)π为正交集。
又有sin()nt 不属于此含数集02sin()cos()0nt mt dt π=⎰，对于所有的m和n 。
由完备正交函数定义所以此函数集不完备。
3.2 上题的含数集在(0,)π是否为正交集？解：由此可知此含数集在区间(0,)π内是正交的。
3.3实周期信号()f t 在区间(,)22T T-内的能量定义为222()TT E f t dt -=⎰。
如有和信号12()()f t f t +(1)若1()f t 与2()f t 在区间(,)22T T-内相互正交，证明和信号的总能量等于各信号的能量之和;(2)若1()f t 与2()f t 不是相互正交的，求和信号的总能量。
解：(1)和信号f(t)的能量为[]222222222221212222()12()()()()()()T T T T T T T T T T E f t dt dtf t dt f t dt f t f t dtf t f t -----===+++⎰⎰⎰⎰⎰（少乘以2）由1()f t 与2()f t 在区间内正交可得2122()()0T T f t f t dt -=⎰则有 22221222()()T T T T E f t dt f t dt --=+⎰⎰即此时和信号的总能量等于各信号的能量之和。
和信号的能量为(2)[]222222222221212222()12()()()()()()T T T T T T T T T T E f t dt dtf t dt f t dt f t f t dtf t f t -----===+++⎰⎰⎰⎰⎰（少乘以2吧？）由1()f t 与2()f t 在区间(,)22T T-内不正交可得 2122()()0T T f t f t dt K -=≠⎰则有2222222212122222()()()()T T T T T T T T E f t dt f t dt K f t dt f t dt ----=++≠+⎰⎰⎰⎰即此时和信号的总能量不等于各信号的能量之和。
信号与系统第三章习题部分参考答案
（7） (1 − t) f (1 − t) ；
（2） [1 + m f (t)]cosω0 t
（4） (t + 2) f (t)； ( ) （6） e− jω0 t df t
dt
（8） f (t)∗ f (t − 3)；
t
（9） ∫τ f (τ )dτ −∞
1−t / 2
（11） ∫ f (τ )dτ −∞
2π (sin π t )2 ↔ 2π (1− ⎜w⎜)[ε(w + 2π ) − ε(w − 2π )]
πt
2π
即 (sin π t )2 ↔ (1− ⎜w⎜)[ε(ω + 2π ) − ε(w − 2π )]
πt
2π
（3）双边指数信号
∵ e−a⎜t⎜
↔
2a a2 + w2
(−∞
<
t
<
+∞)
∴ 2a a2 + w2
（13） f (t)∗ Sa(2t) （15） t df (1 − t)
dt
t+5
（10） ∫ f (τ )dτ −∞
（12） df (t) + f (3t ) − 2 e− jt ；
dt
（14） f (t) u(t)
（16） (t − 2) f (t)e j2(t−3)
解：（1） f 2 (t) + f (t) = f (t). f (t) + f (t) ↔ 1 [F (w}* F (w)] + F (w)
又 f (t) = 2 + cos⎜⎛ 2πt ⎟⎞ + 4sin⎜⎛ 5πt ⎟⎞
⎝3⎠
信号与系统 第三章 信号分析
进一步定义均方误差（方均误差）
1 1 2 * (t ) (t ) (t )dt f 1 (t ) C12 f 2 (t ) dt t 2 t1 t1 t 2 t1 t1
2 t2 t2
与矢量的分解相似，要使均方误差最小应 取它的垂直投影，所以分量系数
t2
f1 (t ), f 2 (t ) C12 f 2 (t ), f 2 (t )
t1 t2
t2
f1 (t ) f 2* (t )dt
2
t1
f1 (t ) f 2* (t )dt
t2
f
t1
(t ) f (t )dt
* 2
t1
f 2 (t ) dt
2
这个结论也可仿照前面的做法，令均方误 差对分量系数的偏导数等于0来推出。显然也有 类似的结论当f1(t),f2(t)正交时C12=0，当f1(t)=f2(t) 时C12=1，C12也与两个函数的的相似程度有关。 但一般不直接将它作为相关系数，这是因为当 f1(t)=f2(t)+f3(t)并且f2(t)，f3(t)正交时
上的分量系数，对于函数集与矢量一样有类似 的结论： 1、n维函数空间中的任一函数可分解为n个分 量； 2、如果分量小于n个则产生误差，如要均方误 差最小则应取它的垂直投影； 3、函数的分解一般也采用正交函数集，即正 交分解。
现在我们来看两个函数的情况，假定f1(t),f2(t) 是定义在区间[t1,t2]上的两个函数，取f1(t)在f2(t) 上的分量C12 f2(t)近似f1(t)。那么也将产生误差 εΔ(t)。
A1 , A2 ,, An，如它们是线性无关
信号与系统第三章答案1
时移性
Q 根据傅里叶变换的线性性质可得： 1 U (t ) « p d (w ) + jw 1 U (t - 3) « e - j 3w (p d (w ) + ) 时移性 jw 1 1 = e - j 3wp d (w ) + e - j 3w = p d (w ) + e - j 3w jw jw 1 1 \ U (t ) - U (t - 3) « p d (w ) + - p d (w ) - e - j 3w jw jw 1 = (1- e - j 3w ) jw
2p 5p t ) + 4sin( t ) ， 将其表示成复指数信号形 3 3
式，求 Fn ( jnw0 ) ，并画出双边幅度谱和相位谱。
p 解：由三角关系式 sin(a ) = cos(a - ) 可将原式化为： 2 2p 5p p f (t ) = 2 + cos( t ) + 4 cos( t - ) 3 3 2
f (-t ) « F (- jw ) f (t )e ± jw0t « F ( j (w m w0 ) 可得： f (t + 3) « e jw 3 F ( jw ) 1 jw 3 w f (3 + 2t ) « e 2 F ( j ) 2 2 1 - jw 3 w f (3 - 2t ) « e 2 F (- j ) 2 2 (w -1) 1 - j3 (w - 1) jt e f (3 - 2t ) « e 2 F (- j ) 2 2
3.7 一连续周期信号 f (t ) ，周期 T=8，已知其非零傅里叶复系数是：F1 = F-1 = 2 ，
F3 = F-*3 = 4 j ，试将 f (t ) 展开成三角型傅里叶级数，求 An 并画出单边幅度谱和相
奥本海姆《信号与系统》配套题库【课后习题】(周期信号的傅里叶级数表示)
第3章周期信号的傅里叶级数表示基本题3.1 有一实值连续时间周期信号x（t），其基波周期了T＝8，x（t）的非零傅里叶级数系数为a1＝a－1＝2，a3＝a－3＝4j。
试将x（t）表示成：解：3.2 有一实值离散时间周期信号x[n]，其基波周期N＝5，x[n]的非零傅里叶级数系数为，试将x[n]表示成：解：3.3 对下面连续时间周期信号求基波频率ω0和傅里叶级数系数a k，以表示成解：即非零的傅里叶级数系数为3.4 利用傅里叶级数分析式计算下连续时间周期信号（基波频率ω0＝π）的系数a k：解：因ω0＝π，故3.5 设x1（t）是一连续时间周期信号，其基波频率为叫ω1，傅里叶系数为a k，已知x2（t）＝x1（1－t）十x1（t－1），问x2（t）的基波频率ω2与ω1是什么关系？求x2（t）的傅里叶级数系数b k与系数a k之间的关系。
解：x1（1－t）和x1（t－1）的基波频率都是ω1，则它们的基波周期都是T1＝2π/π。
因为x2（t）是x1（1－t）和x1（t－1）的线性组合，所以x2（t）的基波周期，即ω2＝ω1。
又故即3.6 有三个连续时间周期信号，其傅里叶级数表示如下：利用傅里叶级数性质回答下列问题：（a）三个信号中哪些是实值的？（b）哪些又是偶函数？解：（a）与式对照可知，对于x1（t），有由共轭对称性可知，若x1（t）为实信号，则有显然故x1（t）不是实信号。
同理，对于x2（t），对于x3（t），由于故可知x2（t）和x3（t）都是实信号。
（b）由于偶函数的傅里叶级数是偶函数，由上可知，只有x2（t）的a k是偶函数，故只有x2（t）是偶信号。
3.7 假定周期信号x（t）有基波周期为T，傅里叶系数为，的傅里叶级数系数为b k。
已知，试利用傅里叶级数的性质求a k用b k和T表达的表达式。
解：当k＝0时，故3.8 现对一信号给出如下信息：（1）x（t）是实的且为奇函数；（2）x（t）是周期的，周期T＝2，傅里叶级数为a k；（3）对|k|>1，a k＝0；（4）试确定两个不同的信号都满足这些条件。
信号与系统练习题——第1-3章
信号与系统练习题（第1-3章）一、选择题1、下列信号的分类方法不正确的是（A ）A 、数字信号和离散信号B 、确定信号和随机信号C 、周期信号和非周期信号D 、连续信号和离散信号 2、下列离散序列中，哪个不是周期序列? （D ） A 、165()3cos()512f k k ππ=+ B 、2211()5cos()712f k k ππ=+C 、33()9sin()5f k k π= D 、433()7sin()45f k k π=+ 3、下列哪一个信号是周期性的？（C ）。
A 、()3cos 2sin f t t t π=+；B 、()cos()()f t t t πε=；C 、()sin()76f k k ππ=+； D 、1()cos()53f k k π=+。
4、周期信号()sin6cos9f t t t =+的周期为（D ）A 、πB 、2πC 、12π D 、23π 5、周期信号()sin3cos f t t t π=+的周期为（C ）。
A 、πB 、2πC 、无周期D 、13π 6、以下序列中，周期为5的是（D ）A. 3()cos()58f k k π=+ B. 3()sin()58f k k π=+ C.2()58()j k f k eπ+= D. 2()58()j k f k eππ+=7、下列说法正确的是（D ）A 、两个周期信号()x t ，()y t 的和信号()()x t y t +一定是周期信号B 、两个周期信号()x t ，()y t 的周期分别为2()()x t y t +是周期信号C 、两个周期信号()x t ，()y t 的周期分别为2和π，则信号()()x t y t +是周期信号D 、两个周期信号()x t ，()y t 的周期分别为2和3，则信号()()x t y t +是周期信号 8、下列说法不正确的是（A ）A 、两个连续周期信号的和一定是连续周期信号B 、两个离散周期信号的和一定是离散周期信号C 、连续信号()sin(),(,)f t t t ω=∈-∞+∞一定是周期信号D 、两个连续周期信号()x t ，()y t 的周期分别为2和3，则信号()()x t y t +是周期信号 9、(52)f t -是如下运算的结果（C ）A 、(2)f t -右移5B 、(2)f t -左移5C 、(2)f t -右移25 D 、(2)f t -左移2510、将信号()f t 变换为（A ）称为对信号()f t 的平移。
信号与系统第一、二、三章自测题解答
第一章自测题答案1．已知)()4()(2t u t t f +=，则)(''t f =(t)4δ2u(t)'+ 2．2(2)1()t t d t t δ∞-∞+⋅+-=⎰3=-⋅+⎰∞∞-dt t t t )1()2(2δ。
3．=-⎰∞∞-dt t t e tj ）（0δωoj ωet 。
4．试画出下列各函数式表示的信号图形： （1）0 ),()(001>-=t t t u t f（2）)]4()([3cos )(2--=t u t u t t f π在0到4区间内的6个周期的余弦波，余弦波的周期为2/3。
（3）][sin )(3t u t f π=5．已知f (t )的波形如图1.1所示，求f (2-t )与f (6-2t )的表达式，并画出波形。
答：函数表达式：f(2-t) = [u(t)-u(t-1)]+2[u(t-1)-u(t-2)] f(6-2t)=[u(t-2)-u(t-2.5)]+2[u(t-2.5)-u(t-3)]6．信号f (5-3t )的波形如图1.2所示，试画出f (t )的波形。
答：f(5-3t)左移5/3得到f(-3t)，然后再扩展3倍得到f(-t)，最后反褶可得到f(t)7．对于下述的系统，输入为e (t ), 输出为r (t )，T [e (t )]表示系统对e (t )的响应，试判定下述系统是否为： （1） 线性系统；（2）非时变系统；（3）因果系统；（4）稳定系统：(a) r (t )=T [e (t )]=e (t -2)线性、非时变、因果、稳定系统 (b) r (t )=T [e (t )]=e (-t )线性、时变、非因果、稳定系统 (c) r (t )=T [e (t )]=e (t )cos t 线性、时变、因果、稳定系统 (d) r (t )=T [e (t )]=a e (t )非线性、时不变、因果、稳定系统9. 一线性非时变系统，当输入为单位阶跃信号u (t )时，输出r (t )为 )1()()(t u t u e t r t --+=-，试求该系统对图1.3所示输入e (t )的响应。
信号与系统-3章_傅里叶变换
t2 t1
f(t)cos(n1t)dt,
t2 f(t)dt, n0
t1
n0
数
bnt1 t2t1 tf2s(tin )s2i(n n(n1t)1td)tdtt22 t1
t2 t1
f(t)sin(n1t)dt
或 f(t)a 2 0n 1(a nc o sn1 t b nsinn1 t)
-T0 O T0 2T0 t
f( t) n f1 ( t n T 0 ) n [A T A 0 ( t n T 0 ) ] [ u ( t n T 0 ) u ( t ( n 1 ) T 0 ) ]
将 f ( t ) 去除直流分量，则仅剩交流分量 f A C ( t )
t2
t1
cos(n1t)cos(m1t)dt 0
sin(n1t)sin(m1t)dt
0
,
mn
（2）“单位”常数性，即当 n 0 时，有
t1 t2 c o s 2 (n1 t)d tt1 t2 s in 2 (n1 t)d t T 2 t2 2 t1
f (t)
1
T
2
o
2
谱线间隔不变 2 π
TLeabharlann 1 Fn16示意图
T
t
幅值再减小一倍
o
2π
第一个过零点再增加一倍
结论
• 由大变小，Fn 第一过零点频率增大，即 2π/
所以 f 1/ 称为信号的带宽， 确定了带宽。 • 由大变小，频谱的幅度变小。 • 由于 T 不变，谱线间隔不变，即 2π/T不变。
信号与系统 第3章(xin ) 信号的频域分析
3 信号的频域分析
2.基本形式（三角形式）
满足狄氏条件的任一周期信号都是由cos，sin组成。 连续周期信号的基本形式可以表示为：
a0 f ( t ) ( ak cos k0 t bk sin k0 t ) 2 k 1
2 T 其中：a0 2T f (t )dt T 2
a0 f ( t ) An cos( k0 t n ) 2 t
2 其中：a0 f ( t )dt 是 k 的 偶 T
An ak bk
2
2
函数
bk n arctan ak
是k的奇函 数
3 信号的频域分析
2.基本形式
满足狄氏条件的任一周期信号都是由cos，sin组成。 离散周期信号的基本形式可以表示为：
1 n
f1 (t )
(t nT )
n
重复性、定义域、n、周期等四个要素
3 信号的频域分析
§3.1.1 周期信号的展开（ expansion ）
离散周期信号：
f (n) f (n iN ); n (, ); i 0, 1, 2, ; N C f (n iN )
jk0 t0 jk
有 fT ( t -t0 ) e
C( jk0 ) 2 C( jk ) N
f N ( n n0 ) e
2 n N 0
3 信号的频域分析
§3.1.3 离散频谱的性质
3. 比例特性
若
2 fT ( t ) / f N ( n ) C( jk0 ) / C( jk ) N jk t 0 1 T 2 a
3 信号的频域分析
§3.1.3 离散频谱的性质
第3章习题解答
《数字通信系统原理》教材习题解答第三章练习题33-1 填空（1）模拟信号在数字通信系统中的传输，首先必须把模拟信号转变为 数字信号 ，转换的方法有 脉冲编码调制 和增量调制等。
（2）衡量量化性能好坏的常用指标是 量化信噪比。
此值越大，说明量化性能越 好。
（3）非均匀量化的PCM 中，信号功率小时，量化噪声功率 小，适用于动态范围较宽的信号。
（4）目前，数字通信系统中采用两种压扩特性：一种是A 律压扩特性：另一种是 μ律压扩特性 。
（5）采用增量调制的目的是 简化模拟信号的数字化方法 ：采用自适应增量调制的目的是 提高小信号的量化信噪比。
补充题：1．线性PCM 的量化噪声与信号功率大小有关吗？无关，它适用于动态范围小的信号。
2．在对数PCM 中，量化噪声功率与信号功率的定性关系是信号功率小，量化噪声功率就小，适用于动态范围大的信号。
在对数M 中，信号在某一段落内变化时，量化噪声功率是否变化?不变。
3．在对数PCM 和自适应增量调制中，抗噪声能力强的是自适应增量调制，量化噪声小的是对数PCM 。
4．均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是编码增加1位，量化信噪比增大6dB ，非均匀量化器可以提高小信号的量化信噪比。
5．若A 律13折线PCM 编码器输入信号为直流且幅度等于最小量化间隔的1.5倍，则编码器的输出为10000001。
6．线性PCM 编码器的抽样信号频率为8kHz ，当信息速率由80kbit/s 下降到56kbit/s 时，量化信噪比增大18dB 。
3-2 试画出PCM 通信的原理图，并简述PCM 通信的过程。
3-3 PAM 信号、量化信号和PCM 信号属于什么类型的信号？3-4 对基带信号t t t g ππ4cos 3cos 2)(+=进行理想抽样。
（1）为了在接收端不失真地从已抽样信号中恢复出，怎样选取抽样间隔？（2）若抽样间隔为0.2s ，试画出已抽样信号的频谱。
解：（1）基带信号可以看成是低通信号，由于Hz f m 2=根据抽样定理，得Hz f f m s 42=≥（2）由已知得，抽样频率为Hz f s 52.01==。
信号与系统课后答案第三章作业答案
u(t1)]
（4） f (t) sin t h(t) u(t1)
f (t) h(t) h '(t)
t
sin
w0
u
(
)
d
(t1)
t 0
sin
w0
d
(t1)
[
1 w0
(1
cos
w0t )] u(t)
1 w0
[1
cos
w0 (t
1 4
(et
e3t
)u(t)
1 2
t
e3tu(t)
[
1 4
et
(
1 2
t
1 4
)e3t
]u
(t)
3-19 一 个 LTI 系 统 ， 初 始 状 态 不 祥 。 当 激 励 为 f (t) 时 其 全 响 应 为
(2e3t sin 2t)u(t) ；当激励为 2 f (t) 时其全响应为 (e3t 2sin 2t)u(t) 。求
3-1 已知系统微分方程、起始条件以及激励信号分别为
dy(t dt
)
3
y(t
)
4
x(t
),
y
(0
)
2,
x(t
)
e2t
u(t
)
试求解该系统的全响应。
解：由题可知：
dy(t) dt
3
y(t)
4x(t)
的特征方程为
3=0；
=-3
（1）零输入响应：
yx (t) C1e3tu(t)
信号与线性系统分析(第四版)第3章
信号与系统
一、差分与差分方程
设有序列f(k)，则 ···，f(k+2)，f(k+1)，···，f(k-1)，f(k-2) ，···等 称为f(k)的移位序列。
仿照微分运算，定义离散信号的差分运算。
1. 差分运算
d f (t) lim f (t) lim f (t t) f (t) lim f (t) f (t t)
特征根 1 2, 2 3
齐次解
yk C12k C23k
定C1， C2
k 0 k 1
y0 C1 C2 2 y1 2C1 3C2 1
解出
C1 5, C2 3 yk 52k 33k
信号与系统
差分方程齐次解重根例
求差分方程y(k) + 6y(k – 1) + 12y(k – 2) +8y(k – 3) = 0 的解。
例
(2) 有重根 特征根λ为r重根时
yh k (Cr1k r1 Cr2k r2 C1k C0 )k
例
信号与系统
差分方程齐次解单根例
求解二阶差分方程y(k) – 5y(k – 1) + 6y(k – 2) = 0 已知y(0) =2， y(1) =1，求y(k) 。
解：特征方程 2 5 6 0 2 3 0
求单位序列响应h(k)。
解： 根据h(k)的定义 有 h(k) – h(k –1) – 2h(k –2) = δ(k) h(–1) = h(–2) = 0
（1）
（1）递推求初始值h(0)和h(1)。
h(k)= h(k –1) + 2h(k –2) +δ(k) h(0)= h(–1) + 2h(–2) + δ(0) = 1 h(1)= h(0) + 2h(–1) + δ(1) = 1
通信原理第三章习题及其答案
第三章（模拟调制原理）习题及其答案【题3－1】已知线性调制信号表示式如下：（1）cos cos c t w t Ω （2）(10.5sin )cos c t w t +Ω 式中，6c w =Ω。
试分别画出它们的波形图和频谱图。
【答案3－1】（1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图设()M S w 是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有()[()()2()()] [(7)(5)(5)(7)]2M c c c c S w w w w w w w w w w w w w πδδδδπδδδδ=+Ω+++Ω-+-Ω++-Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω（2）如图所示分别是(10.5sin )cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：设()M S w 是(10.5sin )cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有()[()()][()()2()()] [(6)(6)][(7)(5)2(7)(5)]M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδπδδδδπδδπδδδδ=++-++Ω+++Ω---Ω+--Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω--Ω-+Ω【题3－2】根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
【答案3－2】AM波形如下：通过低通滤波器后，AM解调波形如下：DSB波形如下：通过低通滤波器后，DSB解调波形如下：由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。
【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为4cos10t π，进行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。
【答案3－3】可写出上边带的时域表示式4411ˆ()()cos ()sin 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41[cos8000co 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=-=+-+=+++--s12000cos 6000cos14000]11cos12000cos1400022t t t t tπππππ+-=+ 其傅立叶变换对()[(14000)(12000)2+(14000)(12000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=+++-+-可写出下边带的时域表示式'4411ˆ()()cos ()cos 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41+[cos8000c 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=+=+++=+++-os12000cos 6000cos14000]11cos8000cos1600022t t t t tπππππ+-=+其傅立叶变换对'()[(8000)(6000)2(8000)(6000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=++++-+-两种单边带信号的频谱图分别如下图。
信号与系统-第三章-信号分析
信号分析
§3.1 引言 信号分析——研究信号如何表示为各分量的叠加，并从信号分量的组成情
况去考察信号的特性。
问题：
1、选择作为信号分量的单元函数的原则是什么？ 2、怎样的一个函数集才能完全地表示各种复杂信号？
付里叶级数
f (t )
a0 2
An cos(nt n )
n 1
则此函数集称为完备正交函数集。
当 (t ) 0 时，就意味着函数f(t)可以毫无误差地由相 互正交的函数组成的无穷级数来表示: f(t) =c1g1(t)+c2g2(t)+…+crgr(t)+…
2
3.2—3 复变函数的分解
以由c12f2(t)来近似，则有： f1(t)c12f2(t) 方均误差由误差函数的模的平方来计算，即
2
A1 A2 2 A2
简称相关系数
C12是在最小平方误差的意义上标志着两个矢量 A1 和 A2
相互近似程度的量 。
结论：若要用一矢量的分量去代表原失量而误差矢量最小，则此分量只能是原
矢量的垂直投影。
当 = 0 时，
A1 A2 C
12
cos 0 A A 1 A2 A 2 1 2 2 2
近似表示函数f( t ),即
f (t ) cr g (t )
r 1 r
n
1 t2 f (t ) cr g (t ) dt 方均误差为 (t ) r t 1 r 1 t 2 t1
2 n
2
2 im 若令 n n (t ) 0
§3.2 信号表示为正交函数集 3.2——1 矢量的分量和矢量的分解
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XX 专业XXXX 级《信号与系统A 》课程考核模拟试卷(第三章)
试卷 X 考试方式 闭卷 考试时间 120分钟
说明：本试卷中，()u t 表示单位阶跃函数，()t δ表示单位冲激函数
一、选择题（在每小题的备选答案中选出一个最佳答案，将其编号填在题末的括号内。
本题共X 小题，每小题X 分，总计X 分）
4、在用正、余弦分量合成信号时，以下说法正确的是( ) A 高频分量主要影响跳变部分，低频分量主要影响顶部 B 高频分量主要影响顶部，低频分量主要影响跳变部分 C 高频分量和低频分量都主要影响跳变部分
D 高频分量和低频分量都主要影响顶部
5、以下哪项信号或物理量在实际中存在( )
A 负频率
B 复指数信号
C 无线电信号
D 冲激信号 7、关于周期信号的双边频谱与单边频谱的关系叙述错误的是( ) A 双边幅度谱本质就是将单边幅度谱一分为二
B 对实信号，双边相位谱是由单边相位谱中心对称延拓所成
C 对实信号，双边幅度谱是由单边幅度谱折半后偶对称延拓所成，
D 单边幅度谱和双边幅度谱的包络线在ω=0处都是连续的 8、以下哪一项不是周期信号的频谱特点( )
A 周期性
B 谐波性
C 收敛性
D 离散性 10、狄利克雷(Dirichlet)是傅里叶级数展开的什么条件( )
A 充要
B 必要
C 充分
D 既不充分也不必要 11、绝对可积是信号存在傅里叶变换的什么条件( )
A 充分
B 必要
C 充要
D 既不充分也不必要
12、在通信系统中，通信速度和占用带宽是一对矛盾，其理论依据是( ) A 傅里叶变换的对称性质 B 傅里叶变换的卷积性质 C 傅里叶变换的平移性质 D 傅里叶变换的尺度变换性质 14、|f(t)|dt ∞
-∞<∞⎰是傅里叶变换的什么条件( )
A 既不充分也不必要
B 必要
C 充分
D 充要
15、狄利克雷条件、绝对可积依次是信号能进行傅里叶级数展开、傅里叶变换的什么
条件( )
A 充要，充要
B 必要，必要
C 充分，充分
D 充分，必要 16、以下与傅里叶分析最不相关的项是( )
A 吉伯斯现象
B 负频率
C 狄利克雷(Dirichlet)条件
D 稳定性 17、以下哪种信号的频谱被称为“均匀谱”或“白色谱”( )
A 冲激信号
B 阶跃信号
C 指数信号
D 高斯信号
18、实信号的傅里叶变换频谱特点是( ) A 幅度谱和相位谱都偶对称 B 幅度谱和相位谱都奇对称
C 幅度谱奇对称，相位谱偶对称
D 幅度谱偶对称，相位谱奇对称
19、声音快放时听起来频率更高，其原理是( )
A 傅立叶变换的时移性质
B 傅立叶变换的对称性质
C 傅立叶变换的尺度变换性质
D 傅立叶变换的频移性质
19、若某信号的频率为10Hz ，则为能从其抽样信号中恢复出原信号，抽样频率不能小于多少Hz( )
B 10
C 5
D 任意
二、填空题（本题共X 小题，每小题X 分，总计X 分） 1、傅里叶分析的基础是 。
4、周期信号频谱的谱线越密，说明周期信号的周期越 _。
11、周期信号的周期越大,谱线越 。
16、频谱函数F(ω)=2δ(ω)的傅里叶逆变换f(t)= __ ____。
17、若已知[]()4F f t ω=，则3()t
F e f t ⎡⎤=⎣⎦___ ___。
18、 若()f t t =，()[()]F F f t ω=，则[()]F F t = 。
19、设信号f(t)=cos(t)，[])(F f(t)F ω=，则[]F(t)F =____ _____。
20、若f(t)的频谱()3(2)F ωω=-，则2[()]jt F f t e -=___ ___。
21、若f(t)的频谱()4F ωω=，则[(2)]F f t -=_ __。
22、若12F[f (t)]sin(),F[f (t)]2(1)πωδω==-，则12F[f (t)f (t)]=_ __。
24、若12F[f (t)],F[f (t)]sin()ωω==，则12F[f (t)f (t)]*=_ ___。
27、若()[()]2cos()F F f t ωω==，则[()]F f t ''=___ _____ _____。
28、若()[()]3(3)F F f t Sa ωω==，则[(/2)]F f t = 。
31、若已知[]()4F f t ω=，则[](21)F f t -+=____ _ _。
32、若)(t f 的傅里叶变换为)(ωF ，则(2)f t -的傅里叶变换为 。
36、某周期信号()f t 的周期T 为5，-T/2～T/2区间上信号的傅里叶变换为5(5)Sa ω，则()f t 的指数形式傅里叶级数系数n F = 。
38、若某信号的最大频率为80Hz, 最小频率为50Hz ，则其奈奎斯特频率为_ _
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_Hz 。
40、若某信号的频率为36Hz ，则为能从其抽样信号中恢复出原信号，抽样频率不能小于____ ____Hz 。
42、若信号f(t)的傅立叶变换为F()ω，用时间间隔s T =0.01s 对f(t)进行冲激抽样，则抽样信号频谱s F ()ω的周期= Hz 。
四、连线题（本大题共X 小题，每小题X 分，总计X 分）
1 以下左列是一些信号运算，右列是一些运算结果，用直线将左列
信号运算与右列对应运算结果连接起来。
3 以下左列是一些信号运算或运算性质，右列是一些应用，用直线将左列信号运算或运算性质与右列对应的应用连接起来。
五、证明题（本大题共X 小题，每小题X 分，总计X 分）
1 已知()[f(t)]ω=F F ，证明]2()f πω=-F[F(t )。
2 已知()[f(t)]ω=F F ，证明()]()j f t F e ωλλω--=F[。
六、画图题（本大题共2小题，每小题8分，总计16分）
3 已知某周期信号的单边频谱如下图所示，试画出其双边频谱。
1 画出周期信号()46cos(216.5)4cos(42010)2cos(650)f t t t t ︒︒︒=+++-++的单边幅度谱
和双边幅度谱。
5、观察下图，分别画出(),[()]F t F F t 的波形，并进行正确标注。
7、已知某信号1()f t 的频谱图如右图所示， 试画出21()(2)f t f t =的频谱图。
()
F t [()]
F F t π
第 3 页 共 4 页
9、观察下图，分别画出(),()s P F ωω的波形，并进行正确标注。
10、观察下图，分别画出,()n F F ω的波形，并进行正确标注。
11、已知某周期信号的傅立叶级数频谱n F 如右图所示，
画出该周期信号的傅立叶变换频谱()F ω。
12、已知信号f(t), f(t)的频谱F()ω，和周期信号f T (t)的波形分别如下图所示，画出f T (t)的频谱T F ()ω的波形，并给出正确标注。
13、已知信号f(t), f(t)的频谱F()ω，和f(t)的均匀冲激抽样信号f s
(t)的波形分别如下图所示，画出f s (t)的频谱s F ()ω
的波形(不需画中间过程)，并给出正确标注。
七、计算题（本大题共X 小题，第X 小题X 分，第X 小题X 分，…，总计XX 分）
2、已知f(t)的基本三角形式傅立叶级数展开f (t)53cos(t)+2cos(2t)ππ=-，求平移信号f (t-1)
的指数形式傅立叶级数展开
4、已知某周期信号的单边频谱如右图
所示，试写出该信号的时域表达式，并
画出其双边幅度频谱。
6、求下图所示单边指数信号f(t)的频谱)F(ω，并画出幅度谱。
7求右图所示信号
()f t 的傅里叶变换，并画出频谱图。
8、求右图所示信号()f t 的傅里叶变换
FT o ()p t t ()
P ω… … (1)π()s F ωFT
n
F ()
F ωFS
FT
n c 3ωo 12341
2
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13 对于右图所示半波余弦信号()f t (1)利用阶跃信号写出()f t 的数学表达式； (2)求出()f t ',()f t ''的数学表达式 (3)利用FT 的微分定理求()[()]F F f t ω=，其中0ω≠。
16、已知如下左图所示单矩形脉冲()g t 的傅里叶变换()4()G Sa ωω=，求如下右图所示双矩形脉冲()f t 的傅里叶变换()F ω。
八、综合题（本大题共1小题，总计XX 分）
1已知冲激序列()
p t 、信号()f t 、()f t 的频谱()F ω的波形
分别如题图所示。
(1)求
()p t 的指数形式傅里叶级数系数n p ； (2)求()p t 的指数形式傅里叶级数展开式；
(3)求()p t 的傅里叶变换()[()]P F p t ω=；
(4)求()()()s f t p t f
t =的傅里叶变换()[()]s s F F f t ω=；
(5)画出()s F ω的大致波形。
t
o ()
p t 0.11
0.2
0.1-。