信号与线性系统分析吴大正第四版第六章习题答案.docx

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信号与线性系统分析吴大正第四版第六章习题答案

信号与线性系统分析-(吴大正-

第四版)第六章习题答案

6.4根据下列象函数及所标注的收敛域,求其所对应的原序列。

(1)

F(z)

1,全

z平面

(2)

F(z)

z3,z

(3)

F(z)

z1,z

0

(4)

F(z)

2z1

z2

0z

(5)

F(z)

1

1az

1,z

ia

(6)

F(z)

1

1az

7,z

a

(1)由FQ)=1可知

1M—o

=

1、k――3

即得z

(2)ft]—e和辽可知

/<*)=

即得fU)=^k+3)

〔3}由F(幻=汀和|£|>0,可如

=1

/(A)=|心I

即得f(k)--1)

C4>F<^}=2室+1—汁.0

丙为以Q的£变换为1•听以有f(k)=力4-1)+讯的一汛上一2).

(1)f(k)=于[1+(—1)

收敛域为

(3)f(k)=(-1尸如(妇T(一竝(小一?

(宕—1”

二(一1)论(小对应甕变换为一_^―

"+1I

⑸f(k)=k(k-l)e{k-1)=k(k-1)£(方)A

(7)f(k)——e(—4)J

=屋d—(k一4)芒(向一4)一4芒(址一4)

收敛域为

1JT-

n-ycos—

jr1一^cos—-|-—

护=2

-r_4e£+1r+T

收敛域为

6.8若因果序列的z变换f(z)如下,能否应用终值定理?

如果能,求出kimf(k)。

2

F(z)

(1)尸菇为用果宇列・rtiF(c的表示式可知其收敛域为

(3)f

Ie1>2

=1不在其收敛域内・则不能应用终值定理求f(^).

6.10求下列象函数的双边逆z变换。

 

 

3z

12

(z2)(z1)

(1)由已知可得

F〔门

于是得

 

收敛域

<「故/«)为反因果序列•则可得

f(M=3Tl[F<^)]=

—3J1—2().€<—k—

1)

 

(2)由上题知

FQ)=

11

Z~1Z~1

 

收敛域Iz>4■•故/(&)为殒果序列•则可得

/⑷=旷口

(2)]=[3(畀一2(寺)丁")

<—凡|心

(2—£)2(2:

—1)Z1CZ—£)厶J

K,=(空一1)匕艺

Z

心=#2—当)'空]

az2z

Kn=(^-4)2F(z)

1Z

于是得

F3—4+2*_3:

°一歹)•

=-3

收敛域I2IV*,故fd)为反因果序列•则可得f(k)=鈔:

[FQ)]=-4e(-^-1)+*虹*)1】£(_/_1)+

3(y)*e(—Z?

-1)=

=E(^+3)(y)*-4]e(-^-l)

(4)F(z)=

z~

(z-1)

a—1)

Z

K<

1

Z~1

Ko

+

(乞一i)

d-

・F(£

1JF(z)

z'

2

i

TT

a^=4(t)

_3

f

—3龙+山才

十(z-1)

r

e(—k—1)+3

=-3

■4

Q—1)

n3)

6.11求下列象函数的逆

z变换。

(1)

F(z)

(z1)(z

(5)

F(z)

(z1)(z21),z1

 

2

(6)F(z)^~^Z,z|a

 

r1±I_

:

=8Ck)-—(-j)^+—(j)*C(A)

(2)

=5(4)—

t+1

=SCk)—

jsin

1)

K:

老一1w—C

1sin

M)

 

 

K“=

卫=—I

C-T

 

2z(—1)n

z—1寺一"号

(-IN

:

*fd—

k)—亡弩gd—e■(-孑)5(A)

2—2cos

e(i)

F(“

a—IF©十1)

Kn

a_i厂q—i)+k

 

d-1q

r—1

K.=

l)2

 

丄”一t丄<-丄厶_

/*FCe)=

:

・fd=

2a—1卩4s-ii^+i

刍g-厶⑷—亠一1)气⑷

244

-h11,

可一了+了〔_]〉*€(小

丄■(—1严+2及一l]e(i)

4-■

⑹F®=二_黑=丄•婆土字

(z一a)°a(z—aK

:

・fg=—•&泌⑷

a

=胪严心)

6.13如因果序列fgf(z),试求下列序列的换。

kk

(1)aif(i)

(2)akf(i)

i0i0

(1)由已知•根据E域尺度变换特性•可知

akf(k)F(*)

悵据部分和持性•可得

工扭了(门-^-F<—)

;■=—o**—丄a

*k

因f(k)为因果序列,则有2川fe=工町⑺*即有

1=—古

(-Q

1=0

=Fi―)

z—1a

(2)因为f“)为因果字列•则由部分和持性可得

工了⑺=工八门*

i"Q』■—k

很据工域尺度变换特性可得

亠yFQ)

£―J

焙心一土吩)

裁乡(切=三吩)

6.15用z变换法解下列齐次差分方程。

(1)y(k)0.9y(k1)0,y

(1)1

(3)y(k2)y(k1)2y(k)0,y(0)0,y

(1)3

(1)令y(方)…Y(z).对差分方程取2变换,得

Y(z)—9[疋7YX疋)十》(一1):

=0

可以解得

u、。

・3>-(—1)

将初始值代入•得

Y(z)=-―£—

1—0.9^~1

=<0<9〉叫⑷

对上式取逆丸变换,可得

y(k)=ar1LY(x)]

⑶令v(^)—Y(^).对差分方程取賈变换•得

_茫'丫(零)—v(0)^一y

(1)轩:

一—了(0)茫]—2Y(z)=0

可以解埠

將初始值代入•得

YQ)

4wrr整

7〜■**

工‘—辽—2乞—-疋―I

对卜式取近逆变换■得

列妇=

6.仃描述某LTI离散系统的差分方程为

y(k)y(k1)2y(k2)f(k)

已知y

(1)

1,y

(2)*,f(k)(k),求该系统的零输

入响应yzi(k),零状态响应yzs(k)及全响应y(k)。

+y„(«)

(1+£<_-)$(—1)+(—2)I

1一严一2严

将初始狀态及F3=

"门—―^代入得

Z—1

1

~2Z

14

~~2ZTg龙—1z一2

对以上二式仁逆变换-得系统的零输入响应和零狀态响应分别为

J*J

l)(z—1)(^-2)

[Y(i(«>]=

_1$

I)*-

-2*•

2、

_Y“(k)_=

L

-1?

-

1

亠4沪I

.6

~~2

3」

1*

23

yr4)=2f"]

J-«2k+—(—1>*百二6

系统的全『与应

y⑷=兀“)十九〔切=

6.19图6-2为两个LTI离散系统框图,求各系

统的单位序列响应h(k)和阶跃响应g(k)。

A僅)

~r^i—j

3

(o)

+

nn

2

2

解(■该系统在零状态下的空域框图如图右一3亿匚国中延迟单冗(=-)的辎人信号为y^>.则输出为^-Lr(就儿由加袪棒输出可列出方程

y(el=丄—F(r)

可解得

y

>

豊■=—

3

系统函散

 

取逆变换•得系统的单位序列响应

当激励f(k)=心吋,零状态响应前象函数F(z)=迸⑴“)]=

z—d

1,(;)—H(z)F{z)=[.1[

1z—1?

—11

z——z一—

33

取I■式逆变换•得零状态恥应即阶跃响应

L21141

y(k)=

6.20如图6-2的系统,求激励为下列序列时的零状态响应。

 

(1)F(z)—

y(?

)=

3—1尸(辽一*)

Y(^)=

3殳丄3z了二1一丁—1

3

ed)

3I3

2k

(3)F(宅)=—j-

6.23如图6-5所示系统。

(1)求该系统的单位序列响应h(k)。

(2)若输入序列f(k)(y(k),求零状态响应

yzs(k)。

9

i

3

m6-5

^y(k)=

冲⑷T

-yz^k)

(1)

<

=f")-

十心-1)

y2=十⑷T

卜33》(矗1)

Y[(z')———tj)Y;(ar)=——F(ar)

43

1z丄112迄

——

3丄1311

z—z——z一=

6.24图6-6所示系统,

(1)求系统函数H(z);

(2)求单位序列响应h(k);

(3)列写该系统的输入输出差分方程

2

o

式甲系统函数

时的零状态响应为

由右端加法器可列出方程

y(s)=2#g)

由以上两式消去中间变呈XQ停

IkIk

yzs(k)[2(-)2(3)](k)

6.26已知某LTI因果系统在输入f(k)(-)k(k)

4辽

3

5

D

+

系统模拟框图如图6-12所示。

图6-12

6-29已知某一阶LTI系统,当初始状态y(i)i,

输入fi(k)(k)时,其全响应yi(k)2(k);当初始

状态y

(1)1,输入f2(k))(k)时,其全响应

差分方程表示为

1彳

yCk)-4ry(k-1)=4/(^)-二和A—1)

■■-O

=

心)=]+-

2z

2z(2z一

1z

1

1、

Z一Z

:

——(

z

2

3

3

2

求该系统的系统函数H(z),并画出它的模拟框图解丁(怡m=—

y2(k)(k1)(k)。

求输入f(k)(l)k(k)时的零状态响应。

瞩塔虑到零嗡人叽应■一阶I-TI慕统的曇并方理可以写対

5'j.(^)+n"—1)=0取上式岸变换*令阳靑)*--*y<«?

»得

(£}—

当初始伏态为儿(一门=1吋.端人J=g吋+总

y:

1矗)=,(内)一yf(A)=2e(

当初teiss为%n=-1时•输人=+怎“》时■有

>3⑷=⑷十孑右"}=(k—\htk>

対以上芮式私萃变换

・・・1・・e'

Vj(s)—Y,.(J=—■—W{zJF((c)=■-*〒——(1

Fi(«)=戈』g

丈由12知可得

(s—1)2

则<1)

(2)两式相加.可得

IKzl

可LJ苓得杀统函数

z——

2

则可得输入为g时系统零状态响应的象函数

V(上)=F⑶H⑶=—二=二一+—J

11z1.■1T乂一豆(龙_寿)迟_三对上式取逆变换•得系统零状态响应

14

37(^)=(左+1)(石)e(^)

6.31如图6-10所示的复合系统由3个子系统组成,已知子系统2的单位序列响应h2(k)

(1)k(k),子系统3的系统数出的-Z-,当

7z17

输入f(k)(k)时复合系统的零状态响应y1(k)3(k1)(k)。

求子系统1的单位序列响应h1(k)。

——I人£<用)卜・

图QIO

解令卢左】*——**——*Y(I)Ji|]Ci}*——*HjC!

r)Ji2(k)-«——*

一=设子專统1的输人为X4)•由左踹加法黠可列川方程

Xtt)=F(t)+H|(tjHj(r)Ar(5:

1比面FS)

1

中右竭加法器可列出方囹

ye;)=xtsmji}

从以上两式中消去中间变量X〔C•可得

3=闇書FZ=叫f]

式中复合累统的祭统闍数

又由已知可得

")=7^7?

可以解得

对上式取逆变换•得子系统1的单位序列响应

C(A)

6.33设某LTI系统的阶跃响应为g(k),已知当输

入为因果序列f(k)时,其零状态响应

k

yzk(k)g(i)

i0

m_—FC"〔妇_¥皐幻-累St圍数为屮…斗域人处

ak}一叙创时•阶紙响应为娜厂.则由卷枳定理得

(j(^)=2飞〔总厂HU=—H(zi

z—I

当績人因果序列/X励时*零状态响应为知4),由卷积定理和部分和性质可得

n=—^心)

5—1

由以上两武可堀得

=F(THQ)

(4—I)-

式中茶统输人闵果序列的象刑数

—7~~—1_^TT7^T

(z—I}'tZ—I]'Z—1

対上式虫逆突凑•谆轿人拥

f(k}=(Jt-kl)f(i)

6.34因果序列f⑹满足方程

k

f(k)k(k)f(i)

i0

求序列f(k)。

解m―FQ^rti部分和性质可得

一一

士空一i

因f(创为因果序列•故有

Zf®=工/⑺一WyF®

i—I=—sM空

对已知等式作?

变换,得

F(£=-__二nrHFO)

(送—1)丄z—1

可解得FQ)=——J

z一1

取逆变换,得因果序列I

f(k)=—w〈k\

6.37移动平均是一种用以滤除噪声的简单数据处理方法。

当接收到输入数据屮)后,就将本次输入数据与其前3次的输入数据(共4个数据)进行平均。

求该数据处理系统的频率响应。

12

解rti已知可得系统输人尹切膚系统的输出为

曲)-

*i=0对上式取空变换.由卷积定理可得

¥&)=+工

4

式中系统函数

则系统的顾率响应先

—fF"1-jijSLI12^

屏414

sin

y(k)为输出。

列出该系统的输入输出差分方程。

问该系统存在频率响应否?

为什么?

(3)若频响函数存在,求输入f(k)20cos(-k30.8)

时系统的稳态响应yss(k)

y\Ck)—f(k一1)一刃(点一1)一0,24力(k—2)

・・・")=討窃暮RS

即有〉仆)+了以一1)+0・24了4—2)=2/d—1)+f(k-2)

(2)H(C=»匚二;24极点’=一°・4®=-°-5处于单位圆内

・•・该系统存在频率响应

1十2乙

0.24—2十2?

(3)H(z)=

H(“)

1十乃

_1—2j

g号=0.24+j-1j-0.76

=1.78「巾"

=20X1.78cos(今〃+30.8

-63.8°

=35.6cos(-^-k一33c

 

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