在现代工程学科中,“信号与系统”是一门非常重要的基础课程。这门课主要研究的是信号的表示、分析以及系统对信号的响应,是通信工程、电子信息工程、自动化等多个专业的重要理论支撑。为了帮助同学们更好地掌握这门课程的核心知识,我们整理了一份信号与系统试卷题库。
一、选择题
1. 下列哪一项属于确定性信号?
A. 白噪声信号
B. 正弦波信号
C. 随机热噪声
D. 环境中的背景噪声
正确答案:B
2. 在连续时间系统中,若输入信号为 \(x(t) = \sin(2\pi t)\),输出信号为 \(y(t) = x(t - 2)\),则该系统的性质是:
A. 因果系统
B. 非因果系统
C. 稳定系统
D. 不稳定系统
正确答案:A
3. 下列哪个选项描述了线性时不变系统的特点?
A. 系统的输出不随时间变化而变化
B. 系统对输入信号的响应满足叠加原理
C. 系统只对直流信号有响应
D. 系统的参数会随时间变化
正确答案:B
二、填空题
1. 在傅里叶变换中,周期信号的频谱表现为_________。
答案:离散谱
2. 离散时间系统的单位冲激响应为 \(h[n]\),则该系统的零状态响应可以通过_________与输入信号卷积得到。
答案:单位冲激响应
3. 拉普拉斯变换的收敛域决定了系统的_________稳定性。
答案:BIBO(有界输入有界输出)
三、简答题
1. 请简述什么是采样定理,并说明其重要性。
答:采样定理指出,如果一个信号是带限的,且其最高频率为 \(f_m\),那么这个信号就可以通过以至少 \(2f_m\) 的采样频率进行采样而完全恢复。采样定理的重要性在于它为数字信号处理提供了理论依据,使得模拟信号可以被数字化并进行进一步的处理和传输。
2. 简要说明Z变换的作用及其在离散时间系统中的应用。
答:Z变换是一种将离散时间信号转换到复频域的方法,它可以将差分方程转化为代数方程,从而简化离散时间系统的分析和设计过程。Z变换广泛应用于滤波器设计、控制系统的稳定性分析等领域。
四、计算题
1. 已知连续时间系统的传递函数为 \(H(s) = \frac{1}{s^2 + 4s + 3}\),求该系统的极点位置。
解:令分母等于零,即 \(s^2 + 4s + 3 = 0\),解得 \(s = -1\) 和 \(s = -3\)。因此,系统的极点位置分别为 \(-1\) 和 \(-3\)。
2. 给定离散时间信号 \(x[n] = \delta[n] + 2\delta[n-1] - \delta[n-2]\),求其Z变换。
解:根据Z变换定义,\(X(z) = \sum_{n=-\infty}^{+\infty} x[n]z^{-n}\)。代入信号表达式,得到 \(X(z) = 1 + 2z^{-1} - z^{-2}\)。
这份题库涵盖了信号与系统的基本概念、公式推导及实际应用,适合用于复习和巩固相关知识点。希望对大家的学习有所帮助!