Transcript tenta
1( 4 ) Institutionen för Systemteknik Dept. Of EE Tentamen i TSDT18 Signaler & System för D, Y(I), MED, I(i) & Mat Provkod: TEN1 Tid: 2015-01-13 Lokal: TER1, TER2, TERD Lärare: Lasse Alfredsson kl. 14.00-19.00 013-28 2645 Jag besöker tentasalen två gånger: • Ca. 1−1.5 tim. efter skrivtidens början. • Ca. 1−1.5 tim. innan skrivtidens slut. Hjälpmedel: Räknedosa med tömt minne samt följande tre (fyra) formelsamlingar: 1. "Formelsamling för Signaler & System", Lasse Alfredsson 2. "Formler & Tabeller", Sune Söderkvist, 3. MAI:s formelsamling i transformteori/fourieranalys, dvs. "Transformteori: sammanfattning, formler och lexikon" eller ”Formelsamling för Fourieranalys”. Bedömning: Tentans uppgifter ger totalt 52 poäng (uppg. 4a utökad med 2 p vid tentarättningen). Preliminära betygsgränser: Betyg 3: 21 poäng Betyg 4: 31 poäng Betyg 5: 41 poäng OBS! • Redovisa tydligt alla steg i dina lösningar, det är främst lösningsgången vi poängbedömer! Bristande motivering medför poängavdrag. • Numeriska lösningar, dvs. om signifikanta delar av uppgiften löses m.h.a. räknare, accepteras ej. Visning: Visning av tentor sker 2015-02-03 kl. 12.30-13.00 i konf.rummet Systemet, ingång B27, 1 tr, se www.isy.liu.se/images/25-29plan3big.gif. Eventuella synpunkter på rättningen skall formuleras skriftligen och lämnas till examinatorn under visningen. Efter visningen kan tentor även hämtas ut på ISY:s expedition. Rättningssynpunkter kan senast en vecka efter visningen även lämnas genom ISY:s expedition. Synpunkter om uppenbara felbedömningar kan dock lämnas senare! Tentorna rättas normalt inom 10 arbetsdagar efter tentatillfället. Efter registrering av resultaten i Ladok skickas, inom ytterligare några dagar, ett automatiskt Ladok-utskick med tentamensresultat via e-post till alla som är registrerade på kursen. Om inget oförutsett inträffar finns lösningsförslag tillgängligt under TSDT18:s tenta-webbsida www.cvl.isy.liu.se/education/undergraduate/TSDT18/ tentor inom 5 arbetsdagar. Lycka till! 2( 4 ) () 1. Nedanstående system beskriver ett amplitudmoduleringssystem, där y t utgör en AM-SSBsignal (dvs. amplitudmodulering med enkelt sidband, ”single sideband”). cos(ωct) w(t) y(t) m(t) H(ω) x(t) z(t) sin(ωct) ⎧⎪ j; ω < 0 LTI-systemet i ovanstående figur har frekvensfunktion H ω = ⎨ . ⎪⎩ − j; ω > 0 I nedanstående spektrum M ω för insignalen m t , så gäller W M << ω c : ( ) ( ) () A M(ω) −W -B M WBM ω Beräkna och rita frekvensspektrum (fouriertransformerna) för signalerna w t , x t , z t och y t för ovanstående insignal m t . () () () () () ( ) (8 p) Anm: X ω blir imaginärvärt, så då har du lämpligen imaginära värden ( ) på den vertikala axeln när du ritar X ω . 2. Ett visst tidskontinuerligt biokemiskt kausalt LTI-system beskrivs av differentialekvationen d 2 y (t ) dt 2 () +2 dy ( t ) dt + 37 y ( t ) = 2 () d 2 x (t ) dt 2 + 200x ( t ) där x t är systemets insignal och y t är dess utsignal. ( ) Skissera systemets amplitudkarakteristik H ω , utgående från pol-nollställevektorer i () pol-nollställediagrammet för systemets systemfunktion H s . (6 p) ( ) (Anm: Du får inte använda dig av det analytiska uttrycket för frekvensfunktionen H ω ) 3( 4 ) 3. Figur (I) nedan visar ett kausalt tidskontinuerligt LTI-system, som består av en kaskadkoppling av de två kausala tidskontinuerliga LTI-systemen A och B. System A utgörs av den elektriska kretsen i figur (II), där R = 1 Ω och C = 0.5 F. System B har systemfunktion H B ( s ) = () ( ) 1 −s −4s och detta system belastar inte system A e −e s (dvs. utsignalen v t från system A beror inte på system B). () a) Beräkna impulssvaret hA t för system A. (4 p) () b) Beräkna impulssvaret h t för det totala kaskadkopplade systemet med hjälp av faltning. Redovisa med sedvanliga enkla skisser de olika principfall som faltningsproblemet naturligen delas upp i. I skisserna skall aktuellt integrationsintervall tydligt markeras. (6 p) 4. Det instabila tidsdiskreta LTI-systemet H1 nedan beskrivs av differensekvationen 4 y ⎡ n − 1⎤⎦ = 2w ⎡⎣ n − 1⎤⎦ . Detta system återkopplas med LTI-systemet H2 , som 3 ⎣ har impulssvaret h2 ⎡⎣ n ⎤⎦ = Kδ ⎡⎣ n − 1⎤⎦ , där K är en begränsad reelvärd konstant, K < ∞ . y ⎡⎣ n ⎤⎦ + − a) Rita det fullständiga pol-nollställediagrammet för det totala återkopplade systemets systemfunktion H ⎡⎣ z ⎤⎦ , för det K-värde då H ⎡⎣ z ⎤⎦ har en dubbelpol. (7 p) (utökad, vid tentarättning, från 5 till 7 p) b) Är systemet H2 kausalt? Är det totala återkopplade systemet i deluppgift a) insignal-utsignalstabilt? (3 p) 4( 4 ) 5. I figuren nedan visas två typer av realiseringar av ett tidskontinuerligt amplitudnormerat stabilt lågpassfilter med 3 dB-gränsvinkelfrekvens ω p = 100 rad/s. Båda filtren är av butterworth-typ med ordning N = 2 . Det övre systemet är ett traditionellt tidskontinuerligt butterworthfilter, medan det undre systemet är realiserat som en sampling följt av ett tidsdiskret butterworthfilter och en rekonstruktion på så sätt att: • x t samplas genom ideal sampling med sampelvinkelfrekvens ω s = 4ω p () • det tidsdiskreta butterworthfiltret har systemfunktion H ⎡⎣ z ⎤⎦ = ( ( z + 1)2 ) z2 2 + 2 + 2 − 2 π rad 2 • rekonstrueringen sker idealt, genom pulsamplitudmodulering (PAM) och normerad 3 dB-gränsvinkelfrekvens Ω p = () ( ) a) För den stationära insignalen x t = sin 150t kommer de två systemen att generera () ( ) () ( ) utsignalerna y1 t = A1 sin ω1t + ϕ1 respektive y2 t = A2 sin ω 2t + ϕ2 . Bestäm A1 och A2 . (8 p) () ( ) b) För den stationära insignalen x t = cos 300t kommer de två systemen att generera () ( ) () ( ) utsignalerna y1 t = A3 cos ω 3t + ϕ3 respektive y2 t = A4 cos ω 4t + ϕ4 . Bestäm A4 och ω 4 . (4 p) 6. Bestäm stegsvaret g ⎡⎣ n ⎤⎦ för det tidsdiskreta energifria LTI-systemet nedan, bestående av två multiplikatorer, två fördröjningselement (”D”=delay) och en summator. (6 p)