Processamento Digital de Sinais: Exercícios de Fourier e Transformadas, Exercises of Software Project Management

Neste documento, encontram-se exercícios relacionados ao processamento digital de sinais, com ênfase na transformada de fourier. Os exercícios abrangem determinação de coeficientes de séries discreta de fourier, cálculo de transformadas discretas de fourier (dft), análise de sequências periódicas e cálculo de respostas impulsivas de filtros. Além disso, o documento apresenta exercícios sobre propriedades da convolução e a importância de filtros anti-aliasing e de reconstrução.

Typology: Exercises

2013/2014

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba
Engenharia Elétrica & CST em Sistemas de Telecomunicações
Disciplina: Processamento Digital de Sinais
Professor: Carlos Danilo M. Regis
Aluno:
2aLista de Exercício
OBS. Plote todos os gráficos das respostas usando o Matlab.
1. Determine os coeficientes da Série Discreta de Fourier das sequências periódicas a seguir, usando
a definição e a implementação através do Matlab.
a. x1[n] = {2,0,2,0}, N=4
b. x2[n] = {0,0,1,0,0}, N=5
c. x3[n] = {3,-3,3,-3}, N=4
d. x4[n] = {j,j,-j,-j}, N=4
e. x5[n] = {1,j,j,1}, N=4
2. Considere x1[n]uma sequência periódica , com período fundamental N=50, em que um período
é dado por:
x1[n] = ne0,3n0n24
0 25 n49
Encontre a DFS X1[k]de x1[n]e plote as amostras (usando a função stem) de amplitude e fase
em função de k.
3. Calcule a DFT de N pontos de cada uma das seguintes sequências.
a. x1[n] = δ[n]
b. x2[n] = αn, 0nN
4. Plote as magnitudes da transformada de Fourier das seguintes sequências, usando a DFT como
ferramenta computacional. Atribua os valores para o comprimento N de forma que seu gráfico
tenha significado correto.
a. x1[n] = 2cos[0,2πn](u[n]u[n10])
b. x2[n] =sen[0,45πn]sen[0,55πn],0n50
c. x3[n] = 3(2)n,10 n10
d. x4[n] = (0,5)n,10 n10
e. x5[n] = 5(0,9ejπ/4)nu[n]
5. Calcule a transformada de Fourier de tempo discreto direta ou inversa, conforme o caso.
a. x[n] = (1/2)nu[n2]
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pf4

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba

Engenharia Elétrica & CST em Sistemas de Telecomunicações

Disciplina: Processamento Digital de Sinais

Professor: Carlos Danilo M. Regis

Aluno:

2 a^ Lista de Exercício

OBS. Plote todos os gráficos das respostas usando o Matlab.

  1. Determine os coeficientes da Série Discreta de Fourier das sequências periódicas a seguir, usando a definição e a implementação através do Matlab.

a. x1[n] = {2,0,2,0}, N= b. x2[n] = {0,0,1,0,0}, N= c. x3[n] = {3,-3,3,-3}, N= d. x4[n] = {j,j,-j,-j}, N= e. x5[n] = {1,j,j,1}, N=

  1. Considere x 1 [n] uma sequência periódica , com período fundamental N=50, em que um período é dado por:

x 1 [n] =

ne−^0 ,^3 n^0 ≤ n ≤ 24 0 25 ≤ n ≤ 49

Encontre a DFS X 1 [k] de x 1 [n] e plote as amostras (usando a função stem) de amplitude e fase em função de k.

  1. Calcule a DFT de N pontos de cada uma das seguintes sequências.

a. x1[n] = δ[n] b. x2[n] = αn, 0 ≤ n ≤ N

  1. Plote as magnitudes da transformada de Fourier das seguintes sequências, usando a DFT como ferramenta computacional. Atribua os valores para o comprimento N de forma que seu gráfico tenha significado correto.

a. x1[n] = 2 cos[0, 2 πn](u[n] − u[n − 10]) b. x2[n] =sen[0, 45 πn]sen[0, 55 πn], 0 ≤ n ≤ 50 c. x3[n] = 3(2)n, − 10 ≤ n ≤ 10 d. x4[n] = (− 0 , 5)n, − 10 ≤ n ≤ 10 e. x5[n] = 5(0, 9 ejπ/^4 )nu[n]

  1. Calcule a transformada de Fourier de tempo discreto direta ou inversa, conforme o caso.

a. x[n] = (1/2)nu[n − 2]

b. X(Ω) = 1 − e(−j3Ω)^ + 4e(j2Ω)^ + 3e(−j6Ω) c. x[n] = (n − 2)(u[n − 5] − u[n − 6])

  1. Calcule a IDFT de N pontos das seguinte sequência:

X(m) =

3 , m = 0 1 , 1 ≤ m ≤ N

  1. Um Filtro passa-baixas ideal tem resposta impulsiva em frequência:

H(ejw) =

1 |w| < 0 , 2 π 0 0 , 2 π ≤ |w| ≤ π

a) Encontre a resposta impulsiva do filtro passa-baixas, h[n], através do cálculo da Transformada de Fourier inversa de H(ejw). O passa-baixa é um sistema causal? (Sugestão, use as proprie- dades.) b) Determine a função transferência, H 2 (ejw), do sistema da figura abaixo em termos de H(ejw). (Lembre-se que (−1)n^ = ejπn.)

c) Esboce H 2 (ejw) para |w| ≤ π e expresse a resposta impulsiva h 2 [n] em termos de h[n]. Que tipo de filtro é este? d) Refaça todos os itens anteriores utilizando soft (lembre-se de plotar todos os sinais encontrados).

  1. Determine a resposta da saída y[n] de um sistema LIT em tempo discreto com resposta impul- siva (lembre-se de fazer na mão e por algum soft!)

h[n] =

sen((n − 2)π/3) (n − 2)π e entrada

x[n] = 3sen

( (^) πn 3

  • 5cos

2 πn 5

  1. Demonstre as propriedade comutativa e distributiva da convolução:

a) Comutativa x(n) ∗ h(n) = h(n) ∗ x(n)

b) Distributiva h(n) ∗ [x 1 (n) + x 2 (n)] = h(n) ∗ x 1 (n) + h(n) ∗ x 2 (n)

  1. Para que servem os filtros anti - aliasing e de reconstrução?
  2. A Figura1 ilustra um modelo genérico para a conversão analógico - digital. Explique o funcio- namento de cada bloco.