思考题参考答案

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第一次思考题

1.什么是能量信号,什么是功率信号? 若一个信号的能量E 有界,则称为能量信号。若一个信号的能量E 无限,而平均功率P 为不等于零的有限值,则称为功率信号。

其中

2

lim ()T

T T E x t dt →∞

-=⎰

2

1

lim

()2T

T T

P x t dt T

→∞-=⎰

2.总体平均与时间平均有何不同?

3.当你接到一个信号处理任务后,你就根据你已有的知识,用你熟悉的一种方法对信号进行处理。这样做法是否合适?为什么? 首先通过模—数转换把原始模拟信号转换成数字信号,如果原始信号是离散时间信号,只需要经过量化过程就能成为数字信号。然后将数字信号送入数字系统,数字系统是通过数字计算机或者专用数字硬件构成的系统,它按预先给定的处理程序对数字信号进行运算处理,处理结果是数字形式的。最后,在一些情况下,这些数字结果就能满足处理的要求,直接可用,但在另一些情况下,为了得到模拟输出,则将数字输出经过数—模转换即可。

4.如何证明时域的采样定理,请简述其思路。

为了从抽样信号()s x t 中恢复原信号()x t ,可将抽样信号的频谱()ωs X 乘上幅度为s T 的

矩形窗函数

/2

()0/2

ωωωωω⎧≤⎪=⎨≥⎪⎩s s s T G

得到

()()()ωωω=s X X G

在时域中则有

()()*()=s x t x t g t

其中

()(

)2

ω=s

g t Sa t

所以求得

()()()*(

)()(

())2

2

ωωδ∞

=-∞

=-∞

=

-=

-∑

s

s

s s s s n n x t x nT t nT Sa t x nT Sa t nT

如果1

2

ωω=

m s ,则有 sin ()

()()(())()

()

ωωω∞

=-∞

=-∞

-=

-=

-∑

m s s m s s n n m t nT x t x nT Sa t nT x nT t nT

上式说明,如果指导连续信号的最高角频率ωm ,则在采样频率2ωω≥s m 的条件下,

把各抽样样本值()s x nT 代入式中,就能无失真地求得原信号()x t 。

5.当要分析一个信号的幅值时,采样频率应该是被分析信号最高频率的多少倍比较合适?为什么? 两倍,根据香农采样定理,如果要避免频谱混叠,则要求采样频率必须大于原信号最高频率的两倍。

6.简述如何对重复性波形信号进行等效时间采样。

对周期为T 的重复信号采样,采样周期为+∆T t 。每个周期只采样1个瞬时值,且每次采样的位置都较前一次延迟∆t ,将采集到的样本在时间轴上重组,可复现原信号的1个周期。

7.一个10位ADC ,输入电压范围是0-3V 。现在输入的模拟电压是1.5V ,请问经过ADC 的转换后,其值是多少?

max 1010101

11,1111,1111(3(1))(2.997)(V)2

==⋅-

=V

则有

max 1010

10

(1023)(2.997)(1.5)==

out out V V V 10(512)10,0000,0000out V ==

8.在数据采集系统中,为什么有时在多路转换器和ADC 之间放置一个运算放大器?

AD 输入阻抗可能很高,导致信号衰减,运放则可以起到阻抗匹配的作用。 运放将多路转换器的输出信号放大到AD 的满量程或者80%。 9.你知道一般数字存储示波器的ADC 是几位的吗? 一般为8位。

第二次思考题

1.在我们这门课中,实际频率用哪个符号表示,单位是什么?对应于连续信号的角频率用哪个符号表示,单位是什么?对应于离散信号的圆频率用哪个符号表示,单位是什么?

f 实际频率,Hz

Ω连续信号角频率,rad/s

ω离散信号圆频率,rad

2.DTFT 、Z 变换和DFT 之间的关系。

Z 变换:10

()()--==

∑N n

n X z x n z

DTFT :1

()()()

ω

ω

ω--===

=∑j N j j n

z e n X e x n e

X z

DFT :2120

()()()

πωπω--=

==

=∑N j

nk j N

k n N

X k x n e

X e

3.从DFS 引出DFT 做了哪些假设?隐藏着什么问题?

有限长序列()x n 是离散的,非周期的,故它的傅立叶变换应是连续的,周期的,现在,

我们人为地把()x n 按周期延拓成离散的,周期性的序列()p x n ,得到离散的,周期性的频率函数0()p X k Ω,然后利用()x n 是()p x n 的主值序列,借用取主值的方法,得出DFT 的定义,这样处理的结果相当于把原来的()x n 的连续的,周期性的频谱离散化了。

4.频域的频率分辨率与时域的采样间隔和采样长度之间的关系。

频率分辨率与采样长度的关系

1/p f T ∆=

频率分辨率与采样间隔的关系 /s f f N ∆=

5.如何提高频谱分析的频率分辨能力?

增大采样长度、增加采样点数、降低采样频率。

6.简述频域采样定理的内容。

对于一个长度为2m t 的时限信号,为了能够从频域样本集合完全恢复原信号的频谱,其

频域的采样间隔必须满足m

t π

ω≤

7.试比较线性卷积和圆周(循环)卷积。

圆周卷积:1,是针对DFT 引出的一种表示方法。2,两序列长度必须相等,不等时按

要求补足零值点。3,卷积结果长度与两信号长度相等皆为N 。