上海交通大学《数字信号处理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字信号处理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在数字电路中，计数器是一种常见的时序逻辑电路。以下关于计数器的分类，哪一项是错误的？（）A.同步计数器和异步计数器B.加法计数器和减法计数器C.二进制计数器和十进制计数器D.环形计数器和扭环形计数器2、在通信系统中，分集接收技术可以改善接收信号的质量。以下关于分集接收技术的描述，哪一项是错误的？（）A.可以采用空间分集、频率分集和时间分集等方式B.分集接收能够降低多径衰落的影响C.分集接收需要多个接收天线和复杂的信号处理D.分集接收只能用于模拟通信系统，不能用于数字通信系统3、在模拟通信系统中，噪声对信号的传输有很大的影响。以下关于噪声的描述，哪一项是正确的？（）A.热噪声是由电子的热运动产生的，其功率谱密度是均匀的B.散粒噪声是由半导体器件中的电流起伏引起的，只存在于低频段C.闪烁噪声是由电阻的热噪声引起的，其功率谱密度与频率成正比D.以上都不对4、在集成电路设计中，CMOS工艺是目前广泛应用的一种技术。下列关于CMOS电路特点的描述中，错误的是：（）A.静态功耗低B.集成度高C.输入电阻高D.速度比双极型电路慢5、在电子信息工程中，数据采集系统是一种重要的应用系统。数据采集系统通常包括传感器、信号调理电路、模数转换器等。以下关于数据采集系统的说法中，错误的是？（）A.传感器将物理量转换为电信号B.信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理C.模数转换器将模拟信号转换为数字信号D.数据采集系统只能采集模拟信号6、在自动控制系统中，PID控制器是一种常用的控制器。PID控制器中的“P”代表？（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.位置控制7、在图像处理的图像分割技术中，以下哪种方法基于图像的灰度值进行分割？（）A.阈值分割B.边缘检测分割C.区域生长分割D.分水岭分割8、在无线传感器网络中，节点的定位是一个重要的问题。以下哪种定位技术不需要额外的硬件设备：（）A.GPS定位B.基于距离的定位C.基于角度的定位D.基于连通性的定位9、在电子电路设计中，电感也是一种常用的元件。电感的主要作用有滤波、储能、谐振等。如果一个电路需要对低频信号进行滤波，应该选用哪种类型的电感呢？（）A.空心电感B.磁芯电感C.贴片电感D.色环电感10、在数字信号处理的自适应滤波中，最小均方（LMS）算法是一种常用的算法。其基本思想是：（）A.使滤波器的输出与期望输出的均方误差最小B.调整滤波器系数以使输出信号功率最大C.利用输入信号的自相关特性进行滤波D.以上都不是11、在电子信息工程中，关于通信协议的作用，以下哪个描述是不正确的？（）A.通信协议规定了通信双方在数据传输过程中的格式、顺序、控制信息等，确保数据的正确传输和理解B.常见的通信协议有TCP/IP、UDP、蓝牙协议等，它们适用于不同的通信场景和需求C.通信协议可以提高通信系统的效率和可靠性，减少错误和冲突的发生D.通信协议一旦确定就不能修改和升级，否则会导致通信系统的混乱12、在卫星导航系统中，以下哪种定位原理是通过测量卫星到接收机的距离来实现的？（）A.伪距定位B.载波相位定位C.多普勒定位D.以上都是13、对于一个射频收发器，以下哪个模块用于将中频信号转换为射频信号：（）A.上变频器B.下变频器C.混频器D.滤波器14、在电子测量中，示波器是一种常用的仪器。数字示波器相比模拟示波器的主要优势是？（）A.价格便宜B.带宽更高C.测量精度高D.能存储波形15、对于数字通信中的同步数字体系（SDH），以下哪个速率等级是最常用的？（）A.STM-1B.STM-4C.STM-16D.STM-64二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述数字图像处理中的图像压缩标准，如JPEG2000、H.264等的特点和应用。2、（本题5分）分析在半导体器件的阈值电压调整中，常用的方法和原理。3、（本题5分）在数字逻辑电路中，可编程逻辑器件（PLD）如现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的应用越来越广泛。请比较它们在结构、性能、编程方式和应用领域上的不同。4、（本题5分）论述在通信系统中，卫星通信与地面通信的融合技术。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于蓝牙模块的智能体重秤，能够测量体重、体脂率、肌肉量等身体指标，并将数据上传至云端。2、（本题5分）设计一个图像处理中基于区域的图像分割效果评估系统，包括准确性和边界完整性等指标。3、（本题5分）设计一个数字音频处理中的音频编码码率控制策略，分析对音质和带宽的影响。4、（本题5分）设计一个基于单片机的智能门锁系统，支持密码、指纹、刷卡等多种开锁方式，并具有报警功能。5、（本题5分）设计一个基于运算放大器的程控放大器电路，增益可通过数字信号控制。四、分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一个光通信系统的色散补偿方案需要优化。分析色散的产生原因和影响、现有色散补偿技术（如色散补偿光纤、啁啾光纤光栅等）的优缺点，研究如何选择和优化色散补偿方案。2、（本题10分）某模拟滤波器在通带和阻带的性能不满足设计要求。分析滤波器的类型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆）和参数对滤波特性的影响，以及如何通过调整参数或采用多级滤波来改进性能。3、（本题10分）某数字信号处理系统中，存在量化误差。分析量化误差的产生原因、对