作业包括有必做题和选做题。必做题要求包含在提交的作业中;选择题用于思考和加强练习。在补缴窗口提交的作业中需要至少包含一道以及以上的选择题木。
请根据下面信号的函数表达式,绘制出信号的波形。请注意:
函数变量为 的信号为 连续时间信号;;函数变量为 的信号为 离散时间信号 。离散时间信号波形使用“火柴棒” 样式绘制序列波形。
题目中包括有 奇异函数 , 等。
绘制波形可以手工绘制,也可以通过MATLAB ,Python以及其他编程绘图语言绘制。绘制时请注意以下关键信息:
绘制波形可以手工绘制,也可以通过MATLAB ,Python以及其他编程绘图语言绘制。绘制时请注意以下关键信息:
(1) 单边指数信号
注:这是利用 与任何信号相乘,表示右边信号的形式。这种信号也被称为 因果信号。
(2) 左边正弦信号
注:这种左边信号,也被称为反因果信号。
(3) 右边指数衰减震荡信号
(4)复合信号
注:式子中的 是单位阶跃信号。
(5)衰减振荡序列
(6)奇怪的周期序列
注意:序列函数中的自变量是 的平方。请观察序列,并判断该序列是否为周期序列信号?
(1) 电感放电信号波形
在下面阻电感电回路中,电感 、电阻 的标称值在电路中已经标明。在时间 时,电感的初始电流为 1A。请绘制出在 之后,电阻 R1 上的电压 的信号波形。
▲ 图1.1.1 电感电阻串联回路
提示:
根据电路原理分析方法可以知道,电感电阻回路的电流呈现指数衰减特性,具体的表达式如下,在根据输出电压等于回路电流乘以R1,得到输出电压信号表达式,并绘制出波形。
在绘制信号波形的时候,请按照实际的物理信号标注好波形坐标的名称、单位以及一些关键点的信息。
(2) sinc函数乘积信号
其中: 。
关于为什么研究多个sinc函数相乘,大家可以参见博文:数学中的虚幻模式[7] 。这是一个复杂的波形,建议使用计算机辅助绘制该函数波形。
建议使用软件绘制该图像。
(3)双边sinc函数序列
(4) 具有无限多个极大值极小值的有限长信号
这个函数具有无穷多个极大值,极小值。在博文 傅里叶变换中的狄利克雷条件[8] 分析了它的傅里叶变换的特点。
(5)波形发散的周期信号
提示:这个周期信号将来会在傅里叶变换的狄利克雷条件中分析。在博文 傅里叶变换中的狄利克雷条件[8] 分析了它的傅里叶变换的特点。也请大家思考一下,这个函数在单个周期内:
面积是否有限? 能量是否有限?
根据下面信号的波形,写出对应的函数表达式。注意,同样一个波形可能会存在多种等效的函数表达式。
(1)三角信号
▲ 图1.2.2 三角信号
(2)分段阶跃信号
▲ 图1.2.2 分段阶跃信号
(3)左边正弦信号
▲ 图1.2.3 单个半波正弦信号
注意:使用 组成的窗口信号与正弦信号的乘积来表示该信号。
(4)高斯调制信号
▲ 图1.2.4 高斯调制信号
(1) 周期方波信号
▲ 图1.2.5 周期方波信号
提示:参考前面绘制信号波形中的“复合函数”,以及应用 的特点。
(2) 阶跃衰减信号
下面是一个阶跃衰减信号,它:
▲ 图1.2.6 阶跃衰减信号
这个函数将会在第三章,在分析傅里叶变换的狄利克雷条件时被被提到。在。在博文 傅里叶变换中的狄利克雷条件[8] 分析了它的傅里叶变换的特点。
◎ 作业参考答案: 第二小题参考答案[10]
辅导视频SS2023 HW1:信号波形表达式[11]
(1) 正弦信号叠加
(2) 复指数调制信号
(3) 全波整流信号
(4) 余弦信号平方
(5) 自变量平方正弦信号
(6)自变量三次方的正弦波序列
请对比离散时间信号与前面连续时间信号的异同
(1) 离散震荡序列
请注意,这个序列的函数表达式是周期信号,但该序列是否为周期序列?请大家思考。
(2)判断题
(3)判断题
已知两个序列之间满足 。请问:
根据冲激信号 、冲激偶信号 的 抽样特性[12] ,求下面各个定积分的积分值。
由于在课堂上先介绍了冲激信号的基本概念:
对于它们的抽样特性还没有展开讲解。这一部分请大家对课件【1.1.3.3.2】中关于单位冲激信号的三种定义(函数演变定义、Dirac定义、分配函数定义)进行阅读,基于此理解:
这些特性可以参考在课件【1.1.3.3.3】中总结的性质一览表:
▲ 图1.4.1 冲激信号与冲激偶信号特性表格
(1)
(2)
(3)
注意:请分别讨论 分别在大于0和小于0两者情况下的积分结果。
(1)
(2)
(3)
下面两个实验题目都是选做题目,可以任选其中一个进行实验,来认知关于信号表达方式与信息传递之间的关系,并对MATLAB,PYTHON中用于信号处理的软件包进行初步的了解。
本题的背景来自于 技术宅的逆袭 - 牛逼大学生破译360总裁周鸿祎手机号[14] 中介绍的一段有趣的新闻内容。详细内容大家可以参阅上面的网文。
获得信号的时频联合分布,可以让我们了解音频信号中频率成分随着时间变化的信息。
从下面链接下载一段手机拨码音频,利用 MATLAB 中,或者PYTHON 中的 spectrogram 函数获得该音频信号的 时频联合分布图像,根据其中每个音频信号对应的频路组合,识别电话音乐中对应的电话号码。
下面给出了 DTMF编码方案[16] 中每个电话号码对应的高频和低频频率组合。
▲ 图2.1.1 DTFM信号及其电话编码规格
下面给出了在MATLAB中处理DTMF 命令示例。
1.在MATLAB中使用audioread,audiowrite命令完成音频文件 的读取和存储。2.在MATLAB中处理声音信号实际上是对连续声音信号的离散 采用数据进行处理。3.对于音频信号的尺度变化,也可以试着改变音频文件的采 样率fs来达到同样的效果。
利用Python来显示信号的 Spectrogram 可以参照下面博文中给出的示例:
在声音中除了可以嵌入数字编码,也可以嵌入图像信息。下面这段音频就嵌入了两个图片,一个是手写“中秋佳节”图片,另外一个是人头肖像画。可以在MATLAB中使用
命令将声音数据读入内容,在使用如下命令绘制出时频分析图谱:
▲ 图2.2.1 声音中嵌入的图像
从网络学堂课程文件中下载 音频的数据文件 HOMEWORK.MP3。通过 FFT(快速傅里叶变换,这部分内容将会在第三章进行讲解)来绘制出声音中的图像。
2021年春季学期-信号与系统-第一次作业参考答案: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/114649560
[2]信号与系统 2022 春季学期第一次作业: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/123113465
[3]信号与系统 2023(春季) 作业要求 - 第一次作业: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129178728
[4]信号与系统 2023年春季作业要求与参考答案汇总: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/130018064?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22130018064%22%2C%22source%22%3A%22zhuoqingjoking97298%22%7D
[5]信号与系统2024(春季)作业要求 - 第一次作业: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136378907?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22136378907%22%2C%22source%22%3A%22zhuoqingjoking97298%22%7D
[6]辅导视频SS2023 HW1:绘制信号波形: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129806980
[7]数学中的虚幻模式: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/104134302
[8]傅里叶变换中的狄利克雷条件: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/115107590
[9]辅导视频SS2023HW1:绘制特殊信号波形: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129816870
[10]第二小题参考答案: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/124272082#t3
[11]辅导视频SS2023 HW1:信号波形表达式: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129821730
[12]抽样特性: https://www.docin.com/p-1853412688.html
[13]辅导视频 SS2023 HW1:奇异信号性质: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129828994
[14]技术宅的逆袭 - 牛逼大学生破译360总裁周鸿祎手机号: https://www.ipcfun.com/decode-360-ceo-phone-number.html
[15]电话音频文件下载链接: https://gitee.com/tsinghuajoking/teaching-resources/raw/master/Signals&Systems/2022%E5%B9%B4/PhoneSound.wav
[16]DTMF编码方案: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/122773539
[17]检测DTMF信号质量: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/122622787
[18]耳朵听图像: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjQyNjc2NQ==&mid=2452217619&idx=1&sn=3b727f9a35d1f19c8e7adcce1db38f7c&chksm=876d3171b01ab867efdb72bdcadd758b8b2ef89fd3ec90a038a00a5cffb34bb600f614700d69&token=1647327617&lang=zh_CN#rd