1、by by wkywky习题课习题课Signals and Systems;.;1by by wkywky第第2章章 信号的时域分析信号的时域分析第第3章章 系统的时域分析系统的时域分析第第4章章 周期信号的频域分析周期信号的频域分析第第5章章 非周期信号的频域分析非周期信号的频域分析第第6章章 系统的频域分析系统的频域分析信号与系统信号与系统习题课习题课;.;2by by wkywky2-1 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (1)f(t) = u(t) - 2 u(t-1) -1 0 1 t1-1-2u(t)- 2 u(t-1)f(t)1-1-1 0 1 t;.;3by by
2、wkywky2-1 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (2)f(t) = u(t+1) - 2u(t) + u(t-1) 1-1-1 0 1 tf(t)1-1-1 0 1 tu(t+1)- 2u(t)u(t-1);.;4by by wkywkyf(t)1-12-1 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (2)f(t) = u(t+1) - 2u(t) + u(t-1) 另一种思路：另一种思路：f(t) = u(t+1) - u(t) -u(t) - u(t-1) u(t+1) - u(t)=? -1 0 1 tu(t) - u(t-1)=? -u(t) - u(t-1)=?
3、 ;.;5by by wkywky2-1 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (4)f(t) = d d (t-1) - 2d d (t-2) + d d (t-3)f(t)1-12-2-3 -2 -1 0 1 2 3 t(1)(-2)(1);.;6by by wkywky2-2 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (1)f(t) = u(t) u(3-t) f(t)1-1-3 -2 -1 0 1 2 3 tu(t)u(3-t)=u-(t-3)u(t-3);.;7by by wkywky2-2 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (1)f(t) = u(t) u(
4、3-t) f(t)1-1-3 -2 -1 0 1 2 3 t;.;8by by wkywky2-2 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (3) f(t) = e-2t sin(2t) u(t) e-2tsin(2t)0 p p 2p 3p 2p 3p t1-1e-2t sin(2t) u(t);.;9by by wkywky2-2 定性绘出下列信号的波形定性绘出下列信号的波形 (3) f(t) = e-0.5t sin(2t) u(t) 0 p p 2p 3p 2p 3p t1-1e-0.5te-0.5t sin(2t) u(t);.;10by by wkywky2-2 定性绘出下列
5、信号的波形定性绘出下列信号的波形 (5) f(t) = (t-2) u(t) f(t)1-12-2-3 -2 -1 0 1 2 3 tt-2t(t-2) u(t);.;11by by wkywky2-4 利用单位阶跃信号利用单位阶跃信号u(t)表示下列信号表示下列信号 -2 0 2 tf(t)2f(t)=(t +2+2) u(t +2+2) u(- -t) + 2 u(t) u(2- -t)= (t +2+2)u(t +2+2) - - t u(t) - -2u(t - -2) = (t +2+2)u(t +2+2) - - u(t) + 2u(t) - -u(t - -2)(a);.;12b
6、y by wkywky2-4 利用单位阶跃信号利用单位阶跃信号u(t)表示下列信号表示下列信号 (b)f(t)213-3 -2 -1 0 1 2 3 tu(t+3) u(3-t) u(t+2) u(2-t) u(t+1)u(1-t) f(t)=u(t+3)u(3-t) +u(t+2)u(2-t) +u(t+1)u(1-t) =u(t+3)-u(t-3) +u(t+2)-u(t-2) +u(t+1)-u(t-1) ;.;13by by wkywky2-4 利用单位阶跃信号利用单位阶跃信号u(t)表示下列信号表示下列信号 (c)0 1 2 3 4 tf(t)2-1f(t) = 2u(t-1)u(2
7、-t) -u(t-2)u(3-t) +u(t-3)u(4-t) =2u(t-1)-u(t-2) -u(t-2)-u(t-3) +u(t-3)-u(t-4) =2u(t-1) -3u(t-2) +2u(t-3) -u(t-4) ;.;14by by wkywky2-5 写出下列信号的时域表达式写出下列信号的时域表达式 (a)f(t)1-1-1 0 1 tf(t)= t u(t) -u(t -1) +u(t-1) 或者或者 f(t)= t u(t)u(1-t) +u(t-1) ;.;15by by wkywky2-5 写出下列信号的时域表达式写出下列信号的时域表达式(c)f(t)1-1-1 0 1
8、 tf(t)=-tu(t+1) -u(t) + t u(t) -u(t-1) = -t u(t+1)u(-t) + t u(t) u(1-t) ;.;16by by wkywky2-5 写出下列信号的时域表达式写出下列信号的时域表达式(e)f(t)1-1-1 0 1 tf(t)= u(t+1) -u(t) +(1-2t) u(t) -u(t-1) - u(t -1) f(t)= u(t+1)u(-t) +(1-2t)u(t) u(1-t) - u(t -1) ;.;17by by wkywky2-10 已知信号波形已知信号波形, 绘出下列信号波形绘出下列信号波形f(t)12-3 -2 -1 0
9、 1 2 3 t12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(-t)12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(t+2)12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(-3t);.;18by by wkywky2-10 已知信号波形已知信号波形, 绘出下列信号波形绘出下列信号波形f(t)12-3 -2 -1 0 1 2 3 t12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(-t)12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(5-3t)12-3 -2 -1 0 1 2 3 tf(-3t);.;19by by wkywky连续连续LTI系统的响应系统的响应 经典时域分析方法经典时域分析方法全解齐次解特解全解齐
10、次解特解 卷积法卷积法完全响应零输入响应零状态响应完全响应零输入响应零状态响应齐次解中齐次解中0-时刻时刻对应的分量对应的分量卷积积分卷积积分固有响应固有响应强迫强迫响应响应;.;20by by wkywky例题：简单例题：简单RC电路电路+f (t)1W1W1F+uc(t)已知已知 f (t) = (1+e3t )u(t)初始条件初始条件uC(0-)=1V求求uC(t)。解：解：根据电容电流根据电容电流 iC(t)=C duC(t)/dt得微分方程得微分方程 uC(t) + uC(t)= f (t) 特征方程特征方程 s + 1 = 0得特征根得特征根 s1=1;.;21by by wkyw
11、ky(1) 零输入响应（与齐次解形式相同）零输入响应（与齐次解形式相同）uCx(t) = K1et根据初始条件根据初始条件uC(0-)=1V得到得到 K1=1，即零输入响应即零输入响应 uCx(t) = et(2) 冲激响应冲激响应 h(t) = Aet u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 Aet u(t) + Aet d d(t) + Aet u(t) = d d(t) 解得解得 A = 1，即即 h(t) = et u(t) ;.;22by by wkywky(3) 零状态响应零状态响应uCf(t) = f (t)* * h(t) d e )e1()(3-0- - -+ + tt d
12、)eee (3-)()(0- - - - -+ + ttt d )ee (20ttt- - - -+ + |t02 )e21e ( - - - - - tt;.;23by by wkywky= (e0 - -1/2e3t ) - (- (et - -1/2et ) = (1 - - 1/2et - -1/2e3t) u(t) (4) 完全响应完全响应=零输入响应零输入响应 + 零状态响应零状态响应uC(t) = uCx(t) + uCf(t) = et u(t) + (1 - - 1/2et - -1/2e3t) u(t) (3) 零状态响应零状态响应uCf(t) = f (t)* * h(t
13、) ;.;24by by wkywky齐次解齐次解 uCh(t) = K1et特解特解 uCp(t) = A+Be3t 特解代入原微分方程特解代入原微分方程 3Be3t + A+Be3t = 1+e3t 解得解得 A = 1， B =-1/2 特解特解 uCp(t) = 1 1/2e3t 全解全解(完全响应完全响应)=齐次解齐次解 + 特解特解uC(t) = K1et + (1 1/2e3t ) 【采用经典法：】【采用经典法：】;.;25by by wkywky根据初始条件根据初始条件 uC(0+)= uC(0-)=1V得到得到 K1 +11/2 =1，即即K1 = 1/2 全解全解 uC(t
14、) = 1/2 et + (1 1/2e3t ) 齐次解齐次解（固有响应（固有响应）特解特解（强迫响应）（强迫响应）比较：比较：完全响应完全响应=零输入响应零输入响应 + 零状态响应零状态响应= et + (1 - - 1/2et - -1/2e3t);.;26by by wkywky习题习题 3-4已知微分方程为已知微分方程为 y(t) + 3 y (t) = f(t)，t 0; y(0) =1，求系统的固有响应求系统的固有响应(齐次解齐次解) yh(t)、强迫响应、强迫响应(特解特解) yp(t)和完全响应和完全响应(全解全解) y(t) 解：系统特征方程为解：系统特征方程为 s+3=0,
15、解得特征根解得特征根 s=-3 齐次解的形式为齐次解的形式为 yh(t)=Ke-3t ;.;27by by wkywky(1)当输入当输入f(t)=u(t)时，特解形式为时，特解形式为yp(t)=A 代入原方程，得代入原方程，得A =1/3，即，即yp(t)= 1/3 全解全解y(t) = yh(t) + yp(t) = Ke-3t + 1/3 根据初始条件有根据初始条件有y(0)= K+1/3=1, 得得K =2/3 y(t) = 2/3 e-3t + 1/3(2)当当f(t)=e-tu(t)时，特解形式为时，特解形式为yp(t)=Ae-t 代入原方程代入原方程, 得得A =1/2, 即即y
16、p(t)= e-t 全解全解y(t) = yh(t) + yp(t) = Ke-3t + e-t 根据初始条件有根据初始条件有y(0)= K+1/2=1, 得得K =1/2 y(t) = e-3t + e-t(3)当当f(t)=e-3tu(t)时，因为特征根时，因为特征根 s=-3 特解形式为特解形式为yp(t)=At e-3t 代入原方程代入原方程, 得得A =1, 即即yp(t)= t e-3t 全解全解y(t) = yh(t) + yp(t) = Ke-3t + t e-3t 根据初始条件有根据初始条件有y(0)= K=1, y(t) = e-3t + t e-3t = (1+ t) e
17、-3t;.;28by by wkywky习题习题 3-6 (1)已知系统的微分方程为已知系统的微分方程为y(t) +5 y(t) + 4 y(t) =2 f (t) + 5f(t), t 0;初始状态初始状态y(0-) =1，y(0-) =5， 求系统的零输入响应求系统的零输入响应yx(t)。 解：系统特征方程为解：系统特征方程为 s2+5s+4=0 ,解得特征根解得特征根 s1=-1, s2=-4 ;.;29by by wkywky零输入响应与齐次解的形式相同：零输入响应与齐次解的形式相同： yx(t)=K1e-t + K2e-4t根据初始状态，有根据初始状态，有 y(0-) = yx(0-
18、) = K1+ K2 = 1 y(0-) = yx(0-) = -K1 -4 K2 = 5 解出解出 K1= 3, K2 = -2 零输入响应为零输入响应为 yx(t) = 3 e-t - 2 e-4t;.;30by by wkywky习题习题 3-6 (2)已知系统的微分方程为已知系统的微分方程为y(t) +4 y(t) + 4 y(t) =3 f (t) + 2f(t), t 0;初始状态初始状态y(0-) =-2，y(0-) =3， 求系统的零输入响应求系统的零输入响应yx(t)。 解：系统特征方程为解：系统特征方程为 s2+4s+4=0 ,解得特征根解得特征根 s1= s2= -2 ;
19、.;31by by wkywky零输入响应与齐次解的形式相同：零输入响应与齐次解的形式相同： yx(t)= (K1 + K2t)e-2t根据初始状态，有根据初始状态，有 y(0-) = yx(0-) = K1= -2 y(0-) = yx(0-) = -2K1 + K2 = 3 解出解出 K1= -2 , K2 = -1 零输入响应为零输入响应为 yx(t) = (-2-t) e-2t;.;32by by wkywky习题习题 3-7 (1)已知连续时间已知连续时间LTI系统的微分方程为系统的微分方程为y(t) + 3 y(t) = f(t), t 0;求系统在输入激励求系统在输入激励 f(t
20、) = e-3tu(t)作用下系统作用下系统的零状态响应的零状态响应yf(t)。 解解: (1) 系统特征方程为系统特征方程为 s+3=0 ,解得特征根解得特征根 s=-3, 且满足且满足nm ;.;33by by wkywky冲激响应与齐次解的形式相同：冲激响应与齐次解的形式相同： h(t)= Ke-3t u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 ，有，有 Ke-3-3t d d(t)- -3 Ke-3-3t u(t)+ 3 Ke-3-3t u(t)= d d(t)即即 Ke-3-3t d d(t) = d d(t)利用冲激函数的筛选特性：利用冲激函数的筛选特性：f (t) d d (t) =
21、 f(0) d d(t) 得得 K d d(t) = d d(t)，即，即 K =1 冲激响应冲激响应 h(t)= e-3t u(t)(2) 当输入当输入f(t) = e-3tu(t) 时，零状态响应时，零状态响应为为yf(t) = h(t) * * f(t) = t e-3t u(t) ;.;34by by wkywky习题习题 3-7 (5)已知连续时间已知连续时间LTI系统的微分方程为系统的微分方程为y(t) +4 y(t) + 3 y(t) = f(t), t 0;求系统在输入激励求系统在输入激励 f(t) = e-2tu(t)作用下系统作用下系统的零状态响应的零状态响应yf(t)。
22、解：解：(1) 系统特征方程为系统特征方程为 s2+4s+3=0 ,解得特征根解得特征根 s1=-1, s2=-3 , 且满足且满足nm ;.;35by by wkywky冲激响应与齐次解的形式相同：冲激响应与齐次解的形式相同： h(t)= (K1et + K2e3t) u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 ，有，有 (K1e-t + K2e-3t) d d(t)+ +2(-K1e-t -3 K2e-3t) d d(t) + (K1e-t + 9K2e-3t) u(t)+4(K1e-t + K2e-3t)d d(t)+ (-K1e-t -3 K2e-3t) u(t)+ 3(K1e-t + K
23、2e-3t) u(t) = d d(t)化简得化简得(K1e-t +K2e-3t)d d(t)+ +(2K1e-t -2K2e-3t)d d(t)=d d(t);.;36by by wkywky利用冲激函数的筛选特性：利用冲激函数的筛选特性：f (t) d d (t) = f(0) d d(t) 以及以及 f (t) d d(t) = f (0) d d(t) - - f(0) d d(t) 得得(K1+K2)d d(t) +( +(K1 +3K2 + 2 2K1 -2-2 K2) ) d d(t) = d d(t)即即 K1+K2 = 0， 3K1+K2 = 1 K1 = ， K2 = -
24、冲激响应冲激响应 h(t)= (1/2e- -t - -1/2e-3-3t) u(t) (2) 当输入当输入f(t) = e-2tu(t) 时，零状态响应为时，零状态响应为yf(t) = h(t) * * f(t) = (1/2e- -t + +1/2e-3-3t - -e-2-2t) u(t) ;.;37by by wkywky习题习题3-8 (1)已知系统微分方程为已知系统微分方程为y (t) + 5 y (t) + 4 y (t) = f(t) +2 f (t) ， t 0f (t) =u(t), y(0-)=2, y (0-)=4求零输入响应、零状态响应和完全响应。求零输入响应、零状态
25、响应和完全响应。解：解：特征方程特征方程 s2 + 5s + 4 = 0得特征根得特征根 s1=1， s2=4;.;38by by wkywkyyx (t) = K1et + K2e4t根据初始状态，有根据初始状态，有y (0-) = yx(0-) = K1+ K2 = 2y(0-) = yx(0-) = - -K1 -4-4 K2 = 4解出解出 K1= 4, K2 =-2，零输入响应为零输入响应为yx(t) = 4 et 2 e4t(1) 求零输入响应求零输入响应(与齐次解形式相同与齐次解形式相同)(2) 求冲激响应求冲激响应(与齐次解形式相同与齐次解形式相同)h(t) = (Aet +
26、Be4t ) u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 y (t) + 5 y (t) + 4 y (t) = f(t) +2 f (t)(Aet + Be4t ) d d(t) +(3Aet 3 Be4t ) d d(t) = d d(t) +2d d(t) 利用冲激信号的筛选特性：利用冲激信号的筛选特性：f (t) d d(t) = f (0) d d(t) - - f(0) d d(t) f (t) d d (t) = f(0) d d(t) 得到得到 (A + B) d d(t) - - (- - A - - 4B) d d(t) + (3A - - 3B ) d d(t) = d d(
27、t) +2d d(t) 即即 A + B=1, 4A + B=2, 解得解得 A=1/3, B=2/3冲激响应冲激响应 h(t) = (1/3 et + 2/3 e4t ) u(t) ;.;39by by wkywky(3) 求零状态响应求零状态响应 yf(t)= f (t)* *h(t)=h(t)* *f(t) d )e32e31(40- - -+ + t|t04 )e61e31( - - - - - )( )21e61e31(4tutt+ +- - - - - -;.;40by by wkywkyy(t) = yx(t) + yf(t) = (4 et 2 e4t )u(t) + (-1/
28、3 et 1/6 e4t + 1/2)u(t)= (11/3 et 13/6 e4t + 1/2)u(t)(4) 完全响应完全响应=零输入响应零输入响应 + 零状态响应零状态响应;.;41by by wkywky齐次解的形式为齐次解的形式为 yh (t) = A1et + A2e4t求特解求特解：由由 yp (t) = A3 4 A3=2 A3=1/2全解为全解为 y (t) = yh (t) + yp (t) =A1et + A2e4t + 1/2【采用经典法：】【采用经典法：】;.;42by by wkywky如果如果y (0+) = y (0-), y(0+)= y(0-)根据初始状态，
29、有根据初始状态，有y (0+) = A1+ A2 + 1/2 = 2y(0+) = - -A1 -4-4 A2 = 4解出解出 A1= 10/3, A2 =-11/6，全解为全解为 y (t) = 10/3 et 11/6 e4t + 与卷积法结果不同！与卷积法结果不同！;.;43by by wkywky取初值取初值 y (0+) = y (0-)=2, y(0+)=5 根据初始状态，有根据初始状态，有y (0+) = A1+ A2 + 1/2 = 2y(0+) = - -A1 -4-4 A2 = 5解出解出 A1= 11/3, A2 =-13/6，全解为全解为 y (t) = 11/3 et
30、 13/6 e4t + 与卷积法结果相同！与卷积法结果相同！;.;44by by wkywky习题习题3-8 (2)已知系统微分方程为已知系统微分方程为y (t) + 4 y (t) + 4 y (t) = 3f(t) +2 f (t) ， t 0f (t) =e-tu(t), y(0-)=-2, y (0-)=3求零输入响应、零状态响应和完全响应。求零输入响应、零状态响应和完全响应。解：解：特征方程特征方程 s2 + 4s + 4 = 0得特征根得特征根 s1= s2=2，且满足，且满足nm ;.;45by by wkywky yx(t)= (K1 + K2t)e-2t根据初始状态，有根据初
31、始状态，有 y(0-) = yx(0-) = K1= -2 y(0-) = yx(0-) = -2K1 + K2 = 3 解出解出 K1= -2 , K2 = -1 零输入响应为零输入响应为 yx(t) = (-2-t) e-2t(1) 求零输入响应求零输入响应(与齐次解形式相同与齐次解形式相同);.;46by by wkywky(2) 求冲激响应求冲激响应(与齐次解形式相同与齐次解形式相同)h(t) = (A + Bt)e-2t u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 y (t) + 4 y (t) + 4 y (t) = 3f(t) +2 f (t)(A+ Bt ) e-2t d d(t)
32、 +2(-2A-2Bt +B) e-2t d d(t) + (4A+4Bt -4B) e-2t u(t) + 4(A+ Bt ) e-2t d d(t) +(-2A-2Bt +B) e-2t u(t) +4(A+ Bt ) e-2tu(t)= d d(t) +2d d(t) ;.;47by by wkywky即即(A+Bt)e-2-2td d(t)+ 2Be-2-2td d(t)=3d d(t)+2 2d d(t) 利用冲激信号的筛选特性：利用冲激信号的筛选特性：f (t) d d(t) = f (0) d d(t) - - f(0) d d(t) f (t) d d (t) = f(0) d
33、 d(t) , 得到得到: : Ad d(t) - - (- -2A + +B)d d(t) + 2B d d(t) = 3d d(t) +2d d(t) 即即 A =3, - - (- -2A + +B) + 2B =2, 解得解得 A=3, B=-4冲激响应冲激响应 h(t) = (3 4t) e2t u(t) ;.;48by by wkywky(3) 求零状态响应求零状态响应 yf(t)= f (t)* *h(t)=h(t)* *f(t) d ee )43()(20- - - - - - tt )ee(4)e(3 e|t0t0 - - - - - - - - - - t)( ee )14
34、(2tuttt- - - -+ + d eee )43(20 - - - - - tt d e )43(e0- - - - tt;.;49by by wkywky习题习题 3-11已知连续时间已知连续时间LTI系统的微分方程系统的微分方程, 求系统的冲激响应求系统的冲激响应 h(t)。 (1) y(t) + 3 y(t) = 2f(t), t 0;(2) y(t) + 4 y(t) = 3f(t) + 2f(t), t 0;(3) y(t) + 3y(t) + 2y(t) = 4f(t), t 0;.;50by by wkywky(1) y(t) + 3 y(t) = 2f(t), t 0;解
35、：系统特征方程为解：系统特征方程为 s+3=0 ,解得特征根解得特征根 s= -3, 且满足且满足nm 冲激响应与齐次解形式相同冲激响应与齐次解形式相同, h(t)= Ke-3t u(t) 代入原微分方程代入原微分方程 ，有，有 Ke-3-3t d d(t) - -3 Ke-3-3t u(t)+ 3 Ke-3-3t u(t)= 2d d(t)即即 Ke-3-3t d d(t) = 2d d(t)利用冲激函数的筛选特性：利用冲激函数的筛选特性：f (t) d d (t) = f(0) d d(t) 得得 K d d(t) = 2d d(t)，即，即 K =2 冲激响应冲激响应 h(t)= 2e-
36、3t u(t);.;51by by wkywky(2) y(t) + 4 y(t) = 3f(t) + 2f(t), t 0;解：系统特征方程为解：系统特征方程为 s+4=0 ,解得特征根解得特征根 s= -4, 且存在且存在n=m 冲激响应含有冲激响应含有d d(t)项项, h(t)= Ae-4t u(t) + B d d(t)代入原微分方程代入原微分方程 ，有，有Ae-4-4td d(t) - -4Ae-4-4t u(t) + Bd d (t) + 4Ae-4-4t u(t) + 4B d d(t) = 3d d (t)+ 2d d(t)即即 Bd d (t)+Ae-4-4td d(t)+
37、4+4Bd d (t) = 3d d (t)+2d d(t)利用冲激函数的筛选特性：利用冲激函数的筛选特性：f (t) d d (t) = f(0) d d(t) 得得 B = 3, A+4B = 2，即，即 A = -10, B = 3 冲激响应冲激响应 h(t)= -10e-4t u(t) + 3d d(t);.;52by by wkywky(3) y(t) + 3y(t) + 2y(t) = 4f(t), t 0;解：系统特征方程为解：系统特征方程为 s2+3s+2=0 ,解得特征根解得特征根 s1=-1, s2=-2, 且满足且满足nm 冲激响应与齐次解形式相同冲激响应与齐次解形式相同
38、, h(t)= (K1et + K2e2t) u(t) 将冲激响应代入原微分方程将冲激响应代入原微分方程 ，有，有 (K1e-t + K2e-2t) d d(t)+ +2(-K1e-t -2 K2e-2t) d d(t) + (K1e-t + 4K2e-2t) u(t)+3(K1e-t + K2e-2t)d d(t)+ (-K1e-t -2 K2e-2t) u(t)+ 2(K1e-t + K2e-2t) u(t) = 4d d(t)利用冲激函数的筛选特性：利用冲激函数的筛选特性：f (t) d d (t) = f(0) d d(t)，以及以及f (t) d d(t) = f (0) d d(t
39、) - - f(0) d d(t)，得得 (K1+K2)d d(t) +( +(K1+2K2+K1- -K2) )d d(t) = 4d d(t)即即 K1= 4， K2 = -4冲激响应冲激响应 h(t)= (4e- -t - -4e-2-2t) u(t) ;.;53by by wkywky习题习题4-1 比较周期方波的对称性，比较周期方波的对称性，写出写出Fourier级数展开式。级数展开式。;.;54by by wkywkyfa(t)A-T -T/4 T/4 T t(a)fa(t)偶对称，偶对称，Fourier级数展开式中只含级数展开式中只含有直流分量和余弦分量。有直流分量和余弦分量。)
40、2/Sa(2)2/Sa(0p p nAnTACn tnnanAtf0j)e2/Sa(2)( p p - ;.;55by by wkywkyfb(t)A-T T/2 T/2 T t(b)信号为信号为fa(t)右移右移T/4，即，即fb(t)= fa(t-T/4)，根据时移特性可以得到根据时移特性可以得到fb(t)的的Fourier系数。系数。2/j -4j -e )2/Sa(2e )(0p p p pnTnannnAtfCC )2/(j0)e2/Sa(2)(p p p p- - - tnnbnAtf;.;56by by wkywky(c)fc(t)=2 fa(t)-A ，偶对称，且半波镜像对，偶
41、对称，且半波镜像对称，称，Fourier级数展开式中只含有奇次级数展开式中只含有奇次谐波的余弦分量。谐波的余弦分量。C0=00 ),2/Sa( nnACnp ptnnncnAtf0j0,)e2/Sa()( p p - fc(t)A-A-T -T/4 T/4 T t;.;57by by wkywky(d)信号为信号为fc(t)右移右移T/4，即，即fd(t)= fc(t-T/4)，根据时移特性可以得到根据时移特性可以得到fd(t)的的Fourier系数。系数。C0=00 ,e)2/Sa(2/-j nnACnnp pp p)2/(j0,0)e2/Sa()(p p p p- - - tnnndnAt
42、f-T T/2 T/2 T tfd(t)A-A;.;58by by wkywky(d)奇对称，且半波镜像对称，奇对称，且半波镜像对称，Fourier级数级数展开式中只含有奇次谐波的正弦分量展开式中只含有奇次谐波的正弦分量-T T/2 T/2 T tfd(t)A-A;.;59by by wkywky习题习题4-3 求下列信号指数形式的求下列信号指数形式的Fourier级数系数。级数系数。(1) f (t) = sin 2 2 0 0t f (t) = 1/(2j) (ej2 2 0 0t e j2 2 0 0t) C2= 1/(2j) = -0.5j C-2= -1/(2j) = 0.5j Cn
43、 = 0, n 2;.;60by by wkywky(4) f (t) = sin 2 2t + cos 4t + sin 6t f (t) = 1/(2j) (ej2 2t e j2 2t) + 1/2 (ej4 4t e j4 4t) + 1/(2j) (ej6 6t e j6 6t)取取 0 0=2 f (t) = 1/(2j) (ej 0 0t e j 0 0t) + 1/2 (ej2 2 0 0t e j2 2 0 0t) + 1/(2j) (ej3 3 0 0t e j3 3 0 0t) C1 = -0.5j，C-1= 0.5jC2 = 0.5， C3 = -0.5j， C-3=
44、0.5j Cn = 0, n 1, 2, 3;.;61by by wkywky-9 9习题习题4-7 已知频谱已知频谱Cn，写出，写出f(t)表达式表达式 Cn3 341 12 2-6 6-3 30由图可知由图可知: 0 0 = 3, C0=4, C13, C21 , C32;.;62by by wkywky0j( )entnnf tC - - 0000jjj2j243(ee)(ee)tttt - - - + + + + +00046cos()2cos(2)4cos(3)ttt+00j3j32(ee)tt - -+ + +;.;63by by wkywky习题习题5-1 求非周期信号的频谱函数
45、。求非周期信号的频谱函数。(a)fa(t)2-2 -1 0 1 2 t矩形脉冲的频谱矩形脉冲的频谱 F (j ) = AA Sa(/ / 2 2) F p1(t) = Sa( / / 2 2)时移特性时移特性 F f(t-t0) = F (j ) e j t0 0;.;64by by wkywky习题习题5-1 求非周期信号的频谱函数。求非周期信号的频谱函数。方法一：方法一：fa(t) = 2 p1(t -1.5) + 2 p1(t +1.5)Ffa(t)=2Sa(/ / 2) e j1.5 + +2Sa(/ / 2) ej1.5 =4Sa(/ / 2 2) cos(1.5 )方法二：方法二：
46、fa(t) = 2 p4(t) - - 2 p2(t)Ffa(t)=8Sa(2 ) - - 4Sa( );.;65by by wkywky习题习题5-1 求非周期信号的频谱函数。求非周期信号的频谱函数。(c)fc(t)2-2 -1 0 1 2 tfc(t) = 2 p1(t -0.5) + p1(t -1.5)Ffc(t)=2Sa(/ / 2) e j0.5 + + Sa( / / 2) ej1.5 ;.;66by by wkywky习题习题5-5 利用利用F p1(t) = Sa( / / 2 2)以及以及Fourier变换的性质求变换的性质求f(t)的的Fourier变换变换(a)f1(t
47、)10 1 2 t F f1(t) = 1/|0.5| F (j / / 0.5) e j = 2Sa( /0.5 /2 2) e j = 2Sa( ) e j f1(t) = p1(0.5 (t-1)扩展扩展2倍，平移倍，平移1;.;67by by wkywky习题习题5-5 利用利用F p1(t) = Sa( / / 2 2)以及以及Fourier变换的性质求变换的性质求f(t)的的Fourier变换变换(c)-1 0 1 tF f3(t) = Sa( /2) e j0.5 - Sa( /2) e j0.5 = Sa( /2) e j0.5 - e j0.5 = 2j Sa( /2) si
48、n (0.5 )f3(t) = p1(t+0.5)- p1(t- 0.5)f3(t)1-1;.;68by by wkywky习题习题5-6 利用利用Ff(t) = F(j )以及以及Fourier变换的性质求变换的性质求Fourier变换变换(1) F f(t-5) = F (j ) e j5 (时移特性时移特性)(2) F f(5t) = 1/5 F (j /5) (展缩特性展缩特性) F f(-5t) = 1/5 F (-j /5);.;69by by wkywkyEx.6-1 Find the differential equation of an LTI system with the
49、 following frequency response8)j (6)j ()j (4)j (2+ + + HObtain the steady-state response y(t) of the system, if the input is f(t)=cos(3t)u(t)已知频率响应，求微分方程；已知频率响应，求微分方程；根据输入根据输入f(t)计算稳态响应计算稳态响应y(t) 。;.;70by by wkywky8)j (6)j ()j (4)j ()j ()j (2+ + + FYH)j ()j (4)j (8)j (6)j(2 FY + + +微分方程为微分方程为y(t) +
50、6y(t) + 8y(t) = 4f (t)，t0输入输入f(t)=cos(3t)u(t)时的时的稳态响应为稳态响应为y(t) = ReH(j3).ej3t = |H(j3)|.cos(3t+(3);.;71by by wkywkyEx.6-3 Find the zero-state response y(t) of an LTI system with the following frequency response2j1)j (+ + Hif the input is f(t)=u(t)已知频率响应已知频率响应H(j )和输入和输入f(t)，计算零状态，计算零状态响应响应y(t) 。;.;
