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Revisão Para AV2 Docente: EWERTON DE OLIVEIRA FIGUEIRÔA FACULDADE ESTÁCIO DO RECIFE CURSO: Engenharia Elétrica DISCIPLINA: Processamento Digital de Sinais Recife, 25 de Maio de 2016 Exercício 1 Prof. Ewerton Figueirôa A série de Fourier de tempo discreto é uma das ferramentas mais importantes na análise espectral de sequências (sinais discretos). Numa série de Fourier, os coeficientes estão associados a frequências cujos valores são múltiplos inteiros da frequência fundamental. Assinale, dentre as alternativas abaixo, aquela que indica os termos pelos quais as referidas frequências são identificadas. A) Componentes fracionais B) Amostras espectrais C) Harmônicas D) Componentes ortogonais E) Amostras temporais C Exercício 2 Prof. Ewerton Figueirôa As asserções a seguir estão relacionadas à amostragem de sinais de tempo contínuo e, particularmente, aos procedimentos para mudança da taxa de amostragem de sinais. Considere-as com atenção. Um procedimento de superamostragem pode ser entendido como um procedimento de expansão no tempo. Porque O aumento da taxa de amostragem por um fator inteiro implica na inserção de amostras no sinal discreto original, fazendo com que o sinal discreto resultante contenha um número maior de amostras ou, noutras palavras, aumentando a sua duração ao longo do tempo discreto. Exercício 2 Prof. Ewerton Figueirôa A) As duas asserções são verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira. B) As duas asserções são verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira. C) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é uma proposição falsa. D) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é uma proposição verdadeira. E) Tanto a primeira como a segunda asserções são falsas. A Exercício 3 Prof. Ewerton Figueirôa Procedimentos para a mudança da taxa de amostragem de um sinal são de fundamental importância nas diversas aplicações de processamento digital de sinais. Nesse contexto, considere que, a partir de um sinal discreto x[n], produz- se y[n] = x[n/L] (para valores de n que sejam múltiplos de L). Considerando que L é um número inteiro maior que 1, marque, dentre as alternativas apresentadas, aquela que indica corretamente o procedimento que identifica a operação realizada sobre x[n] para obtenção de y[n]. a) Subamostragem b) Superamostragem c) Dizimação d) Interpolação e) Quantização B Exercício 4 Prof. Ewerton Figueirôa As afirmativas a seguir estão relacionadas à amostragem de sinais contínuos. Leia atentamente cada uma delas. I. Um sinal discreto x[n] que tenha sido obtido a partir de um sinal contínuo xc(t), por meio de um procedimento de amostragem com período de amostragem Ta, possui amostras cujos valores são determinados pela relação x[n] = xc(nTa). II. A frequência de amostragem fa associada a um período de amostragem Ta dado em segundos, é obtida pela expressão fa = 1/Ta e é dada em radianos/segundo (rad/s). III. Mesmo que determinados critérios sejam respeitados, em nenhuma hipótese um sinal contínuo poderá ser reconstruído com perfeição a partir de suas amostras. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Exercício 4 Prof. Ewerton Figueirôa a) I apenas b) I e II apenas c) II e III apenas d) II apenas e) I, II e III A Exercício 5 Prof. Ewerton Figueirôa Quando se realiza simplesmente a amostragem de um sinal de tempo contínuo xc(t) , obtém-se um sinal xs(t) correspondente a um trem de impulsos cujas amplitudes são modificadas segundo o sinal original. No entanto, xs(t) ainda conserva informações de tempo contínuo, não consistindo, portanto, num sinal de tempo discreto propriamente dito. Considerando que este sinal seja efetivamente convertido numa sequência (sinal de tempo discreto) x[n], marque, dentre as alternativas abaixo, a que indica de forma correta a relação entre as frequências presentes em x[n], denotadas por w, e as frequências físicas presentes em xc(t), denotadas por f (nas alternativas apresentadas, Ta é o período de amostragem). Exercício 5 Prof. Ewerton Figueirôa a) w = 2pfTa b) w = 2pf/Ta c) w = pfTa d) w = 4pfTa e) w = 2p/fTa A Exercício 6 Prof. Ewerton Figueirôa Um processo de amostragem de um sinal de tempo contínuo pode ser implementado por meio do produto entre xc(t), o sinal que se deseja amostrar, e outro sinal expresso por s(t) = S d(t - nT), em que d(t) corresponde à função (ou sinal) impulso unitário (de tempo contínuo) e T corresponde ao período de amostragem. Dentre as alternativas apresentadas a seguir, marque aquela que indica o nome pelo qual s(t) pode ser corretamente identificado. a) Trem de impulsos periódico b) Trem de impulsos discretos c) Trem de impulsos modulados d) Degrau unitário e) Impulsos integrados A Exercício 7 Prof. Ewerton Figueirôa Considere a equação de diferença linear com coeficientes constantes dada por y[n] = x[n] - 2.x[n-1] + y[n-1], em que x[n] e y[n] denotam, respectivamente, a entrada e a saída de um sistema discreto linear e invariante no tempo com resposta ao impulso h[n]. Determine a resposta em frequência do referido sistema, isto é, obtenha a transformada de Fourier de tempo discreto de h[n]. Passando a equação dada para o domínio da frequência, obtém-se: Y(e-jw) = X(e-jw) - 2.e-jw.X(e-jw) + e-jw.Y(e-jw). Dividindo toda a equação por X(e-jw) e isolando Y(e-jw)/X(e-jw) = H(e-jw), obtém-se: H(e-jw) = (1 - 2.e-jw)/(1 - e-jw). Exercício 8 Prof. Ewerton Figueirôa A decomposição de um sinal em somas de senóides de frequências apropriadas facilita a avaliação do seu conteúdo espectral. Dentre as alternativas abaixo, marque a única que indica a denominação que o processo descrito recebe. a) Análise b) Síntese c) Amostragem d) Quantização espectral e) Combinação em frequência A Exercício 9 Prof. Ewerton Figueirôa Considere um sinal discreto representado por x[n] = d[n] + 4.d[n-1] + 2.d[n-3], em que d[n] corresponde ao impulso unitário. Sabendo que a transformada de Fourier de tempo discreto de d[n] é igual a 1, obtenha X(ejw), a transformada de Fourier de tempo discreto de x[n]. Sugestão: utilize a propriedade de deslocamento no tempo e o fato de que a transformada é linear. X(ejw) = 1 + 4.e-jw + 2.e-3jw Exercício 10 Prof. Ewerton Figueirôa Considere um sistema de tempo discreto linear e invariante no tempo, cuja resposta em frequência é dada por H(e-jw) = 1/(1 - e-jw). Obtenha a equação de diferença que caracteriza o sistema acima no domínio do tempo. Noutras palavras, obtenha uma equação que forneça a saída y[n] desse sistema em função de amostras presentes da entrada x[n] (e/ou de amostras passadas de x[n] e/ou do próprio y[n]). Tem-se o seguinte: H(e-jw) = Y(e-jw)/ X(e-jw) = 1/(1 - e-jw) e, consequentemente, Y(e-jw) - e-jw.Y(e-jw) = X(e-jw). Passando para o domínio do tempo, obtem-se y[n] - y[n-1] = x[n] Exercício 11 Prof. Ewerton Figueirôa Considere a equação de diferença linear com coeficientes constantes dada por y[n] = 2.x[n] - 4.x[n-2] - y[n-1] + 4.y[n-2], em que x[n] e y[n] denotam, respectivamente, a entrada e a saída de um sistema discreto linear e invariante no tempo com resposta ao impulso h[n]. Determine a resposta em frequência do referido sistema, isto é, obtenha a transformada de Fourier de tempo discreto de h[n]. Passando a equação dada para o domínio da frequência, obtém-se: Y(e-jw) = 2.X(e-jw) - 4.e-2jw.X(e-jw) - e-jw.Y(e-jw) + 4.e-2jw.Y(e-jw). Dividindo toda a equação por X(e-jw) e isolando Y(e-jw)/X(e-jw) = H(e-jw),obtém- se: H(e-jw) = (2 - 4.e-2jw)/(1 + e-jw - 4.e-2jw). . Exercício 11 Prof. Ewerton Figueirôa Calcule a transformada de Fourier de tempo discreto do sinal x[n] = anu[n], em que a é uma constante tal que |a|<1. Tem-se o seguinte: X(ejw) = S ane-jwn = S (a.e-jw)n = 1/(1-a.e-jw), para |a|<1.. Exercício 12 Prof. Ewerton Figueirôa As asserções a seguir estão relacionadas à análise no domínio da frequência e, em particular, a questões de convergência da transformada de Fourier de tempo discreto. Considere-as com atenção. Qualquer sequência x[n] com um número finito de amostras terá uma representação em frequência Porque A soma que corresponde à transformada de Fourier de tempo discreto de x[n], terá um número finito de termos e o resultado sempre será menor que infinito. Exercício 12 Prof. Ewerton Figueirôa a) As duas asserções são verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira. b) As duas asserções são verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira. c) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é uma proposição falsa. d) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é uma proposição verdadeira. e) Tanto a primeira como a segunda asserções são falsas. Exercício 13 Prof. Ewerton Figueirôa A decomposição de um sinal em somas de senóides de frequências apropriadas facilita a avaliação do seu conteúdo espectral. De forma semelhante, um sinal pode ser reconstruído a partir de suas componentes senoidais. Dentre as alternativas abaixo, marque a única que indica a denominação que este último processo recebe. a) Análise b) Síntese c) Amostragem d) Quantização espectral e) Combinação na frequência B Exercício 14 Prof. Ewerton Figueirôa As afirmativas a seguir estão relacionadas à análise no domínio da frequência. Leia atentamente cada uma delas. I. Um dos métodos empregados para análise e síntese no domínio da frequência é chamado de transformada de Fourier. II. Para que obtenha a série de Fourier de um sinal, é necessário que ele seja periódico. III. Não se pode calcular a transformada de Fourier de um sinal periódico. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): A) I apenas B) I e II apenas C) II e III apenas D) III apenas E) I, II e III B Exercício 15 Prof. Ewerton Figueirôa Considere um sistema de tempo discreto linear e invariante no tempo, cuja resposta em frequência é dada por H(e-jw) = e-jw/(2 + 3.e-2jw). Obtenha a equação de diferença que caracteriza o sistema acima no domínio do tempo. Noutras palavras, obtenha uma equação que forneça a saída y[n] desse sistema em função de amostras presentes da entrada x[n] (e/ou de amostras passadas de x[n] e/ou do próprio y[n]). Tem-se o seguinte: H(e-jw) = Y(e-jw)/ X(e-jw) = e-jw/(2 + 3.e-2jw) e, consequentemente, 2.Y(e-jw) + 3.e-2jw.Y(e-jw) = X(e-jw). e-jw. Passando para o domínio do tempo, obtem-se 2.y[n] + 3.y[n-2] = x[n-1]. Exercício 16 Prof. Ewerton Figueirôa Considere um sinal de tempo discreto x[n] cujas únicas amostras não nulas são x[1] = 2, x[2] = 4 e x[10] = -3. Determine a energia deste sinal. A energia de um sinal de tempo discreto é dada pela soma dos valores absolutos de cada uma de suas amostras elevados ao quadrado. Assim, a energia de x[n] será dada por E = |x[1]|2+|x[2]|2+|x[10]|2 = 22 + 42 + 32 = 4 + 16 + 9 = 29. Exercício 17 Prof. Ewerton Figueirôa Uma função (ou sinal) discreta pode ser obtida diretamente de uma função contínua pela seguinte operação de amostragem: x[n] = xc(nTa), em que xc(t) é uma função contínua no tempo e Ta é o período de amostragem. A expressão apresentada indica que a sequência x[n] conterá valores da função analógica xc(t) nos tempos múltiplos do intervalo de amostragem. Assinale, dentre as alternativas abaixo, aquele que indica o nome recebido por cada um dos referidos valores. a) Amostra b) Bit c) Nível de quantização d) Bloco e) Quadro A Exercício 18 Prof. Ewerton Figueirôa Uma função (ou sinal) discreta pode ser obtida diretamente de uma função contínua pela seguinte operação de amostragem: x[n] = xc(nTa), em que xc(t) é uma função contínua no tempo. Na expressão acima, convencionalmente, Ta corresponde a: A) Período de amostragem B) Frequência de amostragem C) Variável de tempo discreto D) Variável de tempo contínuo E) Fator de escala A Exercício 19 Prof. Ewerton Figueirôa Uma função (ou sinal) discreta pode ser obtida diretamente de uma função contínua pela seguinte operação de amostragem: x[n] = xc(nTa). Considerando que, na expressão acima, Ta corresponde ao período de amostagem, obtém-se a frequência de amostragem, fa, por meio da seguinte expressão: A) fa=2Ta B) fa = (Ta)2 C) fa = 2/Ta D) fa = Ta/2 E) fa = 1/Ta E Exercício 20 Prof. Ewerton Figueirôa Considere a sequência senoidal representada pela figura a seguir e à qual está associada a frequência w0. Por meio de uma inspeção visual, determine um possível valor para w0. Observando a figura, verifica-se que o período da sequência é N = 8. A frequência fundamental, por sua vez, é dada por w0 = 2p/N = 2p/8 = p/4. Exercício 21 Prof. Ewerton Figueirôa As afirmativas a seguir estão relacionadas a sequências básicas que comumente aparecem no contexto de processamento digital de sinais. Leia atentamente cada uma delas. I. Um degrau unitário de tempo discreto u[n] pode ser expresso em termos de impulsos unitários de tempo discreto d[n] por meio de u[n] = d[n-1] + d[n+1]. II. A forma geral de uma sequência exponencial é x[n] = A.an, em que A e a são números reais. III. Uma sequência senoidal é definida pela expressão x[n] = A.cos(wn + q)2, em que w é a frequência em radianos e q é o ângulo de fase em radianos. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a)II apenas b)I e III apenas c)I e II apenas d)III apenas e)I, II e III A Exercício 22 Prof. Ewerton Figueirôa Considere um sinal de tempo discreto x[n] representado pela figura a seguir: Ao sinal x[n] foi aplicada uma operação que resultou no sinal de tempo discreto y[n] representado pela figura a seguir: A partir de uma inspeção visual nas figuras apresentadas, pode-se concluir que a única alternativa, dentre as apresentadas abaixo, que identifica a relação entre y[n] e x[n] é: Exercício 22 Prof. Ewerton Figueirôa a) y[n] = x[-n] b) y[n] = 2.x[n] c) y[n] = x[n-2] d) y[n] = x[2n] e) y[n] = x[n+2] A Prof. Ewerton Figueirôa
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