设滤波器差分方程为: y(n)=x(n)+3x(n-1)+2x(n-2)+3x(n-3)+x(n-4) (1)试求系统的单位脉冲响应及系统函数;

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设滤波器差分方程为:

  y(n)=x(n)+3x(n-1)+2x(n-2)+3x(n-3)+x(n-4)

  (1)试求系统的单位脉冲响应及系统函数;

  (2)试画出其直接型及级联型、线性相位型及频率抽样型结构实现此差分方程。

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答案解析

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  • 根据单位脉冲响应的定义,当输入x(n)=δ(n)时,系统的输出就是h(n)
       h(n)=δ(n)+3δ(n-1)+2δ(n-2)+3δ(n-3)+δ(n-4)
       对上式两边进行Z变换
       H(z)=1+3z-1+2z-2+3z-3+z-4

    对应的直接型结构图要画出,
       要求其级联型结构,将系统函数进行因式分解,得
       H(z)=(1-1.2721z-1+7.2973z-2)(1+4.272lz-1+0.1370z-2)
       由前面可知,线性相位结构,是利用系统的单位脉冲响应的对称性而形成的一种特有形式,由题可知N=5,且h(n)=h(N-n-1),则系统函数可以改写为
       H(z)=(1+z-4)+3(z-1+z-3)+2z-2
       其对应的线性相位结构图
       求其频率抽样型结构,则首先由h(n)来求H(k),然后代入频率采样公式可得其结构函数。
       则
       H(0)=10,H(1)=-1.8090-j1.3143,H(2)=-0.6910-j2.1266,
       H(3)=-0.6910+j2.1266,H(4)=-1.8090+j1.3143
       aok=2Re[H(k)];
       解出:
       a01=2Re[H(1)]=-3.618
       a02=2Re[H(2)]=-1.382
       频率采样型结构的第二种解法,采用MATLAB来实现。
       [h]=[1,3,2,3,1];
       [C,B,A]=dir2fs(h)
       运行结果显示:
       C=4.4721
       4.4721
       10.0000
       B=-0.8090  0.8090
         -0.3090  0.3090
       A=1.0000  -0.6180  1.0000
         1.0000  1.6180   1.0000
         1.0000  -1.0000  0
       从而得频率采样型结构。