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5 章 · 原题号 5.79

习题 5.79

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

原 PDF 第 349 页已核对

第七十九题题目

【芝麻研行习题 5.79】☆☆☆☆

某信号处理系统如下图所示,其中

h[n]=2sin(π2n)πnsin(3π4n)πn,h[n]=\frac{2\sin\left(\frac{\pi}{2}n\right)}{\pi n}\cdot \frac{\sin\left(\frac{3\pi}{4}n\right)}{\pi n},

TsT_s 为已知常数。

系统结构如下:输入连续时间信号 xc(t)x_c(t)

p(t)=n=+δ(tnTs)p(t)=\sum_{n=-\infty}^{+\infty}\delta(t-nT_s)

相乘,得到 xp(t)x_p(t)xp(t)x_p(t) 经“冲激串转序列”得到 x[n]x[n]x[n]x[n] 通过数字滤波器 h[n]h[n] 得到 y[n]y[n]y[n]y[n] 经“序列转冲激串”得到 yp(t)y_p(t),其中

yp(t)=n=+y[n]δ(tnTs).y_p(t)=\sum_{n=-\infty}^{+\infty}y[n]\delta(t-nT_s).

信号 yp(t)y_p(t) 分为两路:一路作为提示信号;另一路通过理想低通滤波器,滤波器频率响应为

HL(jω)={Ts,πTs<ω<πTs,0,其他.H_L(j\omega)= \begin{cases} T_s, & -\frac{\pi}{T_s}< \omega < \frac{\pi}{T_s},\\ 0, & \text{其他}. \end{cases}

该滤波器输出为 yc(t)y_c(t)

(1) 请画出图中数字滤波器 h[n]h[n] 的频响特性 H(ejω)H(e^{j\omega})

(2) 当

xc(t)=sin(πt2Ts)πtx_c(t)=\frac{\sin\left(\frac{\pi t}{2T_s}\right)}{\pi t}

时,画出 xc(t)x_c(t)xp(t)x_p(t)x[n]x[n]y[n]y[n]yp(t)y_p(t)yc(t)y_c(t) 的频谱。

(3) 对输入信号 xc(t)x_c(t) 做何种限制时,上述系统可以等效为一个 LTI 系统?并给出等效的 LTI 系统的频率响应

Hc(jω),H_c(j\omega),

画出频响特性。

(4) 当

xc(t)=k=0k45Akcos(kπt4Ts+ϕk)x_c(t)=\sum_{k=0\atop{k\neq 4}}^{5}A_k\cos\left(\frac{k\pi t}{4T_s}+\phi_k\right)

AkA_kϕk\phi_k 为已知量)时,求系统输出 yc(t)y_c(t)

Ideal reconstruction filterFrequency response H_L(jω) shown in the system block diagram.
Frequency response H_L(jω) shown in the system block diagram.
H_L(jω)/T_spassbandH_L(jω)/T_s

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