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3 章 · 原题号 3.79

习题 3.79

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

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第七十九题题目

【芝麻研行习题 3.79】☆☆☆

如下图 (b) 所示的系统中,x(t)x(t) 为频带有限的实信号,已知 x(t)x(t) 的频谱如图 (a) 所示,其中

ω1=99π (rad/s),ω2=101π (rad/s),ω0=(ω1+ω2)/2=100π (rad/s).\omega_1=99\pi\text{ (rad/s)},\qquad \omega_2=101\pi\text{ (rad/s)},\qquad \omega_0=(\omega_1+\omega_2)/2=100\pi\text{ (rad/s)}.

图 (a) 中,X(jω)X(j\omega) 为关于原点的偶对称双边三角形频谱:在区间 [ω1,ω2][\omega_1,\omega_2] 上为底边的三角形,在 ω0\omega_0 处达到幅值 11;在区间 [ω2,ω1][-\omega_2,-\omega_1] 上为其关于原点的对称三角形,在 ω0-\omega_0 处达到幅值 11;其余频率处为零。三角形的端点分别位于 ω1\omega_1ω2\omega_2ω1-\omega_1ω2-\omega_2,对应幅值均为 00

H1(jω)=G2ωc(ω),H_1(j\omega)=G_{2\omega_c}(\omega),

其中

ωc=(ω2ω1)/2=1π (rad/s),\omega_c=(\omega_2-\omega_1)/2=1\pi\text{ (rad/s)}, p(t)=n=(1)nδ(tnT).p(t)=\sum_{n=-\infty}^{\infty}(-1)^n\delta(t-nT).

注:符号 Gτ()G_{\tau}(\cdot) 是指宽度为 τ\tau 的标准门信号。

(1) 写出信号 x(t)x(t) 的时域表达式;

(2) 画出信号 xs(t)x_s(t) 的频谱图;

(3) 为了从 xs(t)x_s(t) 中恢复 x(t)x(t),请确定频谱不混叠的条件(即抽样间隔 TT 应满足的条件);

(4) 如果 T=0.1sT=0.1s,设计一个从 xs(t)x_s(t) 中恢复 x(t)x(t) 的系统。

图 (b) 所示系统的信号流程为:x(t)x(t) 先与 cosω0t\cos \omega_0t 相乘,再通过频率响应为 H1(jω)H_1(j\omega) 的系统,最后与

p(t)=n=(1)nδ(tnT)p(t)=\sum_{n=-\infty}^{\infty}(-1)^n\delta(t-nT)

相乘,输出为 xs(t)x_s(t)

X(jω)题图 (a) 的双边三角形频谱
题图 (a) 的双边三角形频谱峰值 1
X(jω)X(jω)

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解析

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