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3 章 · 原题号 3.75

习题 3.75

逐题解析
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题面已转写为 Markdown/LaTeX,解析为独立解答;未使用答案截图。

题面提要

原 PDF 第 125 页已核对

【芝麻研行习题 3.75】

系统结构如图 1 所示。输入 x(t)x(t) 先与 p(t)p(t) 作时域相乘,所得信号通过带通滤波器 H(jω)H(j\omega),输出为 y(t)y(t)。其中,x(t)x(t) 是带限信号,最高频率为 ωm\omega_m,且

ωm<π4,p(t)=k=δ(t4k).\omega_m<\frac{\pi}{4},\qquad p(t)=\sum_{k=-\infty}^{\infty}\delta(t-4k).

图 1 的系统可精确表示为

x(t)时域相乘器H(jω)y(t),x(t)\longrightarrow \text{时域相乘器}\longrightarrow H(j\omega)\longrightarrow y(t),

其中相乘器的另一输入为 p(t)p(t)

带通滤波器的幅频特性如图 2:

H(jω)={1,7π4ω9π4,1,9π4ω7π4,0,其他频率.\left|H(j\omega)\right|= \begin{cases} 1,&\dfrac{7\pi}{4}\leq\omega\leq\dfrac{9\pi}{4},\\ 1,&-\dfrac{9\pi}{4}\leq\omega\leq-\dfrac{7\pi}{4},\\ 0,&\text{其他频率}. \end{cases}

带通滤波器的相频特性如图 3:

Φ(jω)={π2,7π4ω9π4,π2,9π4ω7π4.\Phi(j\omega)= \begin{cases} -\dfrac{\pi}{2},&\dfrac{7\pi}{4}\leq\omega\leq\dfrac{9\pi}{4},\\ \dfrac{\pi}{2},&-\dfrac{9\pi}{4}\leq\omega\leq-\dfrac{7\pi}{4}. \end{cases}

因此,在两个通带内,

H(jω)={j,7π4ω9π4,j,9π4ω7π4.H(j\omega)= \begin{cases} -j,&\dfrac{7\pi}{4}\leq\omega\leq\dfrac{9\pi}{4},\\ j,&-\dfrac{9\pi}{4}\leq\omega\leq-\dfrac{7\pi}{4}. \end{cases}

图中在频率轴上还标出了 2π-2\pi2π2\pi 以及原点 OO

(1) 若带通滤波器相频特性如图 3,求系统响应 y(t)y(t)

(2) 能从 y(t)y(t) 中恢复原始信号 x(t)x(t) 吗?若能,画出恢复系统的系统框图。

|H(jω)|带通滤波器幅频特性,正负通带幅值均为 1。
带通滤波器幅频特性,正负通带幅值均为 1。
正通带负通带
Φ(jω)带通滤波器相频特性,负频通带相位为 π/2,正频通带相位为 −π/2。
带通滤波器相频特性,负频通带相位为 π/2,正频通带相位为 −π/2。
负频通带正频通带

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