111年 民航特考 三等 航空通信 通信原理 試卷

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111
國際經濟商務人員、民航人員及原住民族考試試題
別:民航人員考試
別:三等考試
類科組別:航空通信
目:通信原理
考試時間:2小時 座號:
可以使用電子計算器。
請以藍、黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號
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1
一、取樣Sampling是將連續時間信號傳換為離散時間信號的一種過程
設取樣週
s
T
,一連續時間信號
( )
c
x t
經過一理想的連/離散
換器(Ideal C/D )取樣,如下圖所示,可得離散時間信
( ) ( ) ( )
s c s s
n

,其中
( )
t
為脈衝函數(Impulse
Function
( )
s
x t
Low-Pass Reconstruction Filter
( )
r
h t
,可得一連續信號
( )
r
x t
/
C D
( )
r
h t
( )
c
x t
( )
r
x t
( )
s
x t
s
T
假設
( ) 2cos(100 / 4) cos(300 / 3)
c
x t t
t
而低通
重建濾波器
( )
r
h t
的頻率響應(Frequency response)為
, / 2;
( )
0, / 2.
s s
rs
T f f
H f f f
1/ 500 Hz
s s
f T
,請求
( )
r
x t
以及其頻率響應
( )
r
X f
6分)
1/ 250 Hz
s s
f T
,請求
( )
r
x t
以及其頻率響應
( )
r
X f
6分)
如果我們希望獲得
( ) cos(100 / 4)
r
x t A B
,其中 AB
數,請問
1/
s s
f T
應該設定為多 Hz?(6分)
代號
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2
二、傳統調幅AM調變信號可以表示成
( ) (1 ( ))cos(2 )
c c
u t A m t f t
其中
( )
m t
為欲傳送的信號,而
( ) cos(2 )
c c
c t A f t
為載波Carrier
假設
( ) 5cos(1800 ) 20cos(2000 ) 5cos(2200 )
u t t t t
請求出
( )
m t
以及
( )
c t
8分)
請計算
( )
u t
的功率 22
2
1
lim ( )
T
uT
T
P u t dt
T

10分)
三、在調調
constellation diagram評估通訊統的。我可將
symbol)的兩個正交調變信號視為一向量,並在直角平面坐標上畫
成一點則集合所有符元所構成之點即為該數位調變系統的信號分布
從分布圖上我們不僅可觀察信號整體分布並可計算出該信
分布圖中兩個符元間的最短距 dmin,藉此評估此通訊系統之效能。
考慮以下五張不同信號分布圖a,b,c,d,e張分
布圖都包含八點信號其中圖e8-PSK了達到相同的傳輸效
能,我們假設五張信號分布圖其信號間的最短距離 dmin = 2
(2,2)
(2, 2)
( 2, 2)
( 2,2)
(2,0)
(0, 2)
(0,2)
( 2,0)
(b)
(1,1)
(1, 1)
( 1, 1)
( 1,1)
(3,1)
(3, 1)
( 3, 1)
( 3,1)
(a)
(1,1)
(1, 1)
( 1, 1)
( 1,1)
( , )
A A
( , )
A A
( , )
A A
( , )
A A
(c)
2
(1,1)
(1, 1)
( 1, 1)
( 1,1)
( ,0)
B
(0, )
B
(0, )
B
( ,0)
B
(d)
2
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3
( 4 2 2,0)
2
(e) 8-PSK
c AdB8
根據信號分布圖(a,b,c,d,e請計算五個不同數
位調變系統中其平均的傳輸功率 Pav15分)
請比較五個不同數位調變系統的優劣那一個系統最好?那一個系
統最差?為什麼?6分)
四、頻率調變連續波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW
達由於體積小距離量測解析度高對雜訊靈敏度低以及容易整
的特性已經被廣泛應用於先進汽車駕駛輔助系統Advanced Driver
Assistance Systems, ADAS一典型的 FMCW 達傳送波
( )
tx
x t
一個頻率為鋸齒波的 FM 信號,如圖一所示,其頻率可表示
( ) , , 0 , 0,1,2,
s s sc sc B
f t f t f t t nT t t T n
T
其中 fc為起始頻率(或載波頻率)B是掃頻範圍(或信號頻寬)T
是掃頻時間Sweep Time(或週期)
/
B T
為斜率(或 Chirp Rate
該鋸齒波的 FM 號即為 FMCW 雷達的傳送信號
( )
tx
x t
,也就是
2
0
1
( ) cos(2 cos2 cos( ( )), 0
2
)
tx c
t
x t A f t dt A t A u t t T
f t
當傳送波碰到目標物反射後其回波Echo FMCW 接收器接收
如圖一所示,其中實線表示傳送信號 xtx(t)記為 TX而虛線表示回
波信號
( )
rx
x t
,記為 RX。透過計算 TX 信號與 RX 信號的時間差
都卜勒頻率位移
D
f
即可求得目標物與雷達Source間的相對
距離以及相對移動速度。
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4
t
f
c
f
c
f B
T
TX
RX
D
f
b
f
圖一 鋸齒波FMCW送信號TX與迴波信號RX
FMCW 的接收器設計非常簡單只要將 TX 號與 RX 信號相乘(或
Mixing如圖二所示 t1TX 信號的傳送時間 t2RX
信號的接收時間再將所得到的混合信號
( )
m
x t
經由低通濾波器Low-
pass Filter)處理後,即可求得
d
t
D
f
1
( )
tx
x t
2
( )
rx
x t
1 2
2 1
( ) ( ) ( )
m tx rx
x x t x t
t t
1
( )
B
x t
圖二 FMCW雷達接收機
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5
因為 RX 是迴波,因此我們可假設 2 1
( ) cos( ( ))
rx
x t B u t
。假設目
標物靜止也就是圖一中的
0
D
f
請驗證圖二中低通濾波器LP
Filter)的輸出
1
( )
B
x t
2
1 11 1
cos2 cos2
2 2
( )
2
cB AB AB
x ft t t
 
15分)
Hint先計算 1 1
cos( ( )) cos( ( ))
A u t B u t
再將其高頻信號部分濾除
即可得
1
( )
B
x t
得知,基頻信號
( )
B
x t
是一單頻率 b
f

信號與一隨時而變的
相位
( )
所組成,FMCW 雷達的基頻信號
( )
B
x t
又稱為拍頻(Beat
Frequency。我們可以用拍頻
( )
B
x
的頻 b
f

計算出目標物與
雷達源之間的相對距離。假設 fc= 77 GHzB= 4 GHz,而 T= 40
s,今有一雷達迴波測得其
= 2 s請問該目標物距離雷達源的
距離為何?(10分)
Hint雷達波以光速 8
3 10 m/s
c
傳遞
2 /
R c
其中 R
目標物與雷達源之間的相對距離)
fc=77 GHzB= 4 GHz T= 40 s則此三角 FMCW
雷達最小可測之距離(或稱為距離解析度)為何?(10分)
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