濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)考核試卷

濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)考生對(duì)濾波器設(shè)計(jì)原理、濾波器類型、濾波器實(shí)現(xiàn)方法等方面的理解和應(yīng)用能力，考察考生對(duì)濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的掌握程度，以及對(duì)實(shí)際濾波器設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決能力。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.濾波器的主要作用是（）。

A.放大信號(hào)

B.增強(qiáng)信號(hào)

C.減弱干擾

D.選擇特定頻率的信號(hào)

2.下列哪個(gè)濾波器屬于無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.帶通濾波器

D.全通濾波器

3.濾波器的通帶是指（）。

A.頻率高于截止頻率的范圍

B.頻率低于截止頻率的范圍

C.頻率等于截止頻率的范圍

D.頻率在通帶和阻帶之間的范圍

4.數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)不包括（）。

A.輸入端

B.處理單元

C.輸出端

D.存儲(chǔ)器

5.下列哪種濾波器可以完全消除高頻噪聲？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.濾除濾波器

D.低帶濾波器

6.下列哪個(gè)公式表示巴特沃斯濾波器的傳遞函數(shù)？（）

A.H(s)=1/(1+sωn)

B.H(s)=1/(1-sωn)

C.H(s)=(1+sωn)/(1-sωn)

D.H(s)=(1-sωn)/(1+sωn)

7.濾波器的沖擊響應(yīng)是指（）。

A.信號(hào)的輸入

B.信號(hào)的輸出

C.信號(hào)的傳遞

D.信號(hào)的衰減

8.下列哪個(gè)濾波器屬于有源濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.布特沃斯濾波器

9.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，采樣頻率的選擇應(yīng)遵循（）原則。

A.采樣頻率越高越好

B.采樣頻率越低越好

C.采樣頻率應(yīng)等于信號(hào)最高頻率的兩倍以上

D.采樣頻率應(yīng)等于信號(hào)最高頻率

10.下列哪個(gè)濾波器屬于帶阻濾波器？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.帶通濾波器

D.帶阻濾波器

11.下列哪個(gè)公式表示切比雪夫?yàn)V波器的傳遞函數(shù)？（）

A.H(s)=1/(1+sωn)

B.H(s)=1/(1-sωn)

C.H(s)=(1+sωn)/(1-sωn)

D.H(s)=(1-sωn)/(1+sωn)

12.濾波器的截止頻率是指（）。

A.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度下降到最大值一半的頻率

B.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度下降到最大值一倍的頻率

C.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度下降到最大值兩倍的頻率

D.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度下降到最大值三倍的頻率

13.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

14.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

15.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器階數(shù)的選擇應(yīng)遵循（）原則。

A.階數(shù)越高越好

B.階數(shù)越低越好

C.階數(shù)應(yīng)與濾波器類型和設(shè)計(jì)要求相匹配

D.階數(shù)應(yīng)與采樣頻率相匹配

16.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

17.濾波器的頻率響應(yīng)是指（）。

A.信號(hào)的輸入

B.信號(hào)的輸出

C.信號(hào)的傳遞

D.信號(hào)的衰減

18.下列哪個(gè)濾波器屬于有源濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.布特沃斯濾波器

19.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器類型的選擇應(yīng)遵循（）原則。

A.濾波器類型越高越好

B.濾波器類型越低越好

C.濾波器類型應(yīng)與濾波器設(shè)計(jì)要求相匹配

D.濾波器類型應(yīng)與采樣頻率相匹配

20.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

21.濾波器的沖擊響應(yīng)是指（）。

A.信號(hào)的輸入

B.信號(hào)的輸出

C.信號(hào)的傳遞

D.信號(hào)的衰減

22.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

23.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器階數(shù)的選擇應(yīng)遵循（）原則。

A.階數(shù)越高越好

B.階數(shù)越低越好

C.階數(shù)應(yīng)與濾波器類型和設(shè)計(jì)要求相匹配

D.階數(shù)應(yīng)與采樣頻率相匹配

24.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

25.濾波器的頻率響應(yīng)是指（）。

A.信號(hào)的輸入

B.信號(hào)的輸出

C.信號(hào)的傳遞

D.信號(hào)的衰減

26.下列哪個(gè)濾波器屬于有源濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.布特沃斯濾波器

27.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器類型的選擇應(yīng)遵循（）原則。

A.濾波器類型越高越好

B.濾波器類型越低越好

C.濾波器類型應(yīng)與濾波器設(shè)計(jì)要求相匹配

D.濾波器類型應(yīng)與采樣頻率相匹配

28.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

29.濾波器的沖擊響應(yīng)是指（）。

A.信號(hào)的輸入

B.信號(hào)的輸出

C.信號(hào)的傳遞

D.信號(hào)的衰減

30.下列哪個(gè)濾波器屬于模擬濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.濾波器的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)包括（）。

A.提高信號(hào)質(zhì)量

B.減少噪聲干擾

C.提高信號(hào)帶寬

D.改善信號(hào)相位

2.下列哪些濾波器屬于線性時(shí)不變（LTI）系統(tǒng)？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

3.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中的窗函數(shù)方法包括（）。

A.阿爾法窗

B.漢寧窗

C.哈明窗

D.巴特利特窗

4.濾波器設(shè)計(jì)中的歸一化截止頻率是指（）。

A.截止頻率與采樣頻率的比值

B.截止頻率與信號(hào)最高頻率的比值

C.截止頻率與系統(tǒng)帶寬的比值

D.截止頻率與信號(hào)帶寬的比值

5.下列哪些濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

6.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器階數(shù)與哪些因素相關(guān)？（）

A.濾波器類型

B.濾波器帶寬

C.濾波器通帶波動(dòng)

D.濾波器阻帶衰減

7.濾波器設(shè)計(jì)中的相位失真是指（）。

A.信號(hào)相位的變化

B.信號(hào)幅度的變化

C.信號(hào)頻率的變化

D.信號(hào)相位的非線性

8.下列哪些濾波器屬于有源濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

9.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，采樣頻率的選擇應(yīng)遵循哪些原則？（）

A.采樣頻率越高越好

B.采樣頻率越低越好

C.采樣頻率應(yīng)等于信號(hào)最高頻率的兩倍以上

D.采樣頻率應(yīng)與系統(tǒng)帶寬相匹配

10.下列哪些濾波器屬于帶通濾波器？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.帶通濾波器

D.帶阻濾波器

11.濾波器設(shè)計(jì)中的群延遲是指（）。

A.信號(hào)通過(guò)濾波器后時(shí)間延遲

B.信號(hào)通過(guò)濾波器后頻率延遲

C.信號(hào)通過(guò)濾波器后相位延遲

D.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度延遲

12.下列哪些濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

13.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器類型的選擇應(yīng)遵循哪些原則？（）

A.濾波器類型越高越好

B.濾波器類型越低越好

C.濾波器類型應(yīng)與濾波器設(shè)計(jì)要求相匹配

D.濾波器類型應(yīng)與采樣頻率相匹配

14.濾波器設(shè)計(jì)中的濾波器階數(shù)與哪些因素相關(guān)？（）

A.濾波器類型

B.濾波器帶寬

C.濾波器通帶波動(dòng)

D.濾波器阻帶衰減

15.下列哪些濾波器屬于有源濾波器？（）

A.惠斯通濾波器

B.巴特沃斯濾波器

C.切比雪夫?yàn)V波器

D.全通濾波器

16.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，采樣頻率的選擇應(yīng)遵循哪些原則？（）

A.采樣頻率越高越好

B.采樣頻率越低越好

C.采樣頻率應(yīng)等于信號(hào)最高頻率的兩倍以上

D.采樣頻率應(yīng)與系統(tǒng)帶寬相匹配

17.下列哪些濾波器屬于帶通濾波器？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.帶通濾波器

D.帶阻濾波器

18.濾波器設(shè)計(jì)中的群延遲是指（）。

A.信號(hào)通過(guò)濾波器后時(shí)間延遲

B.信號(hào)通過(guò)濾波器后頻率延遲

C.信號(hào)通過(guò)濾波器后相位延遲

D.信號(hào)通過(guò)濾波器后幅度延遲

19.下列哪些濾波器屬于模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.線性相位濾波器

B.非線性相位濾波器

C.有限沖激響應(yīng)濾波器

D.無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器

20.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器類型的選擇應(yīng)遵循哪些原則？（）

A.濾波器類型越高越好

B.濾波器類型越低越好

C.濾波器類型應(yīng)與濾波器設(shè)計(jì)要求相匹配

D.濾波器類型應(yīng)與采樣頻率相匹配

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.濾波器的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)包括提高信號(hào)質(zhì)量、減少噪聲干擾和______。

2.下列濾波器中，巴特沃斯濾波器具有______特性。

3.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，采樣頻率的選擇應(yīng)遵循______原則。

4.濾波器設(shè)計(jì)中，歸一化截止頻率是指截止頻率與______的比值。

5.切比雪夫?yàn)V波器相比巴特沃斯濾波器，具有______特性。

6.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，窗函數(shù)方法包括______、漢寧窗、哈明窗和巴特利特窗。

7.濾波器設(shè)計(jì)中的群延遲是指信號(hào)通過(guò)濾波器后______延遲。

8.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，常用的一階高通濾波器是______濾波器。

9.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器階數(shù)的選擇應(yīng)遵循______原則。

10.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的通帶波動(dòng)是指信號(hào)在通帶內(nèi)的______。

11.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，常用的一階低通濾波器是______濾波器。

12.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的阻帶衰減是指信號(hào)在阻帶內(nèi)的______。

13.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的相位失真是指信號(hào)通過(guò)濾波器后______的變化。

14.在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，常用的低通濾波器設(shè)計(jì)方法包括巴特沃斯、切比雪夫和______濾波器設(shè)計(jì)。

15.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的沖擊響應(yīng)是指信號(hào)通過(guò)濾波器后______的輸出。

16.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，常用的二階濾波器是______濾波器。

17.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的帶通濾波器通常由______濾波器和______濾波器級(jí)聯(lián)而成。

18.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的階數(shù)越高，其______性能越好。

19.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的截止頻率是指信號(hào)通過(guò)濾波器后______下降到最大值一半的頻率。

20.在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，IIR濾波器具有______特性。

21.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的帶阻濾波器通常由______濾波器和______濾波器級(jí)聯(lián)而成。

22.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的群延遲是指信號(hào)通過(guò)濾波器后______的延遲。

23.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，常用的高通濾波器是______濾波器。

24.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的通帶波動(dòng)是指信號(hào)在通帶內(nèi)的______。

25.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的阻帶衰減是指信號(hào)在阻帶內(nèi)的______。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫(huà)√，錯(cuò)誤的畫(huà)×）

1.濾波器只能對(duì)輸入信號(hào)中的特定頻率成分進(jìn)行放大。（）

2.巴特沃斯濾波器具有最平坦的幅度響應(yīng)。（）

3.切比雪夫?yàn)V波器具有最大的通帶波動(dòng)。（）

4.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，采樣頻率的選擇應(yīng)等于信號(hào)最高頻率的兩倍以上。（）

5.濾波器設(shè)計(jì)中的歸一化截止頻率是指截止頻率與信號(hào)最高頻率的比值。（）

6.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，窗函數(shù)方法可以減小頻域混疊現(xiàn)象。（）

7.濾波器設(shè)計(jì)中，群延遲是指信號(hào)通過(guò)濾波器后頻率的延遲。（）

8.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，一階濾波器的頻率響應(yīng)特性比二階濾波器的頻率響應(yīng)特性更復(fù)雜。（）

9.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的階數(shù)越高，其過(guò)渡帶越窄。（）

10.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的通帶波動(dòng)是指信號(hào)在通帶內(nèi)的幅度變化。（）

11.在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，IIR濾波器可以提供無(wú)限大的增益。（）

12.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的帶阻濾波器可以通過(guò)低通濾波器和高通濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。（）

13.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的群延遲是指信號(hào)通過(guò)濾波器后時(shí)間的延遲。（）

14.巴特沃斯濾波器在通帶和阻帶之間具有等幅響應(yīng)。（）

15.切比雪夫?yàn)V波器具有比巴特沃斯濾波器更陡峭的截止特性。（）

16.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的阻帶衰減是指信號(hào)在阻帶內(nèi)的幅度變化。（）

17.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的群延遲是指信號(hào)通過(guò)濾波器后相位的延遲。（）

18.在模擬濾波器設(shè)計(jì)中，常用的高通濾波器是切比雪夫?yàn)V波器。（）

19.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的階數(shù)越高，其過(guò)渡帶越寬。（）

20.濾波器設(shè)計(jì)中，濾波器的帶通濾波器可以通過(guò)低通濾波器和帶阻濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述濾波器設(shè)計(jì)的基本步驟，并解釋每個(gè)步驟的作用。

2.解釋什么是濾波器的階數(shù)，并說(shuō)明階數(shù)對(duì)濾波器性能的影響。

3.論述數(shù)字濾波器與模擬濾波器的區(qū)別，并說(shuō)明它們各自適用的場(chǎng)景。

4.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字低通濾波器，并描述其設(shè)計(jì)過(guò)程和預(yù)期效果。請(qǐng)使用巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)方法。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：設(shè)計(jì)一個(gè)二階巴特沃斯低通濾波器，要求截止頻率為3kHz，采樣頻率為10kHz，使用窗函數(shù)法實(shí)現(xiàn)其離散時(shí)間域的濾波器系數(shù)。

請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述設(shè)計(jì)過(guò)程，包括濾波器系數(shù)的計(jì)算、窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用，并給出濾波器系數(shù)的數(shù)值。

2.案例題：某通信系統(tǒng)需要抑制50Hz的工頻干擾，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬低通濾波器，要求通帶內(nèi)頻率從0Hz到100Hz，阻帶內(nèi)頻率從100Hz到200Hz，阻帶衰減至少為40dB。請(qǐng)選擇合適的濾波器類型，并計(jì)算濾波器的參數(shù)，包括截止頻率、濾波器階數(shù)等。同時(shí)，簡(jiǎn)述如何實(shí)現(xiàn)該濾波器。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.D

2.A

3.B

4.D

5.C

6.C

7.C

8.A

9.C

10.D

11.B

12.A

13.B

14.C

15.A

16.B

17.C

18.A

19.D

20.C

21.A

22.A

23.C

24.D

25.B

二、多選題

1.A,B,C

2.A,B,C

3.B,C,D

4.A,B,D

5.A,B,C

6.A,B,C,D

7.A,C

8.A,B,C

9.C

10.A,C,D

11.A,C

12.A,B

13.A,C,D

14.A,B,C,D

15.A,B,C

16.A,C,D

17.A,C

18.A,B,C

19.A,C,D

20.A,B,C,D

三、填空題

1.減少噪聲干擾和改善信號(hào)相位

2.最平坦的幅度響應(yīng)

3.采樣頻率應(yīng)等于信號(hào)最高頻率的兩倍以上

4.截止頻率與采樣頻率的比值

5.帶阻帶波動(dòng)

6.漢寧窗

7.時(shí)間延遲

8.惠斯通濾波器

9.濾波器類型應(yīng)與濾波器設(shè)計(jì)要求相匹配

10.幅度變化

11.惠斯通濾波器

12.幅度變化

13.相位的變化

14.切比