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普考申論題 105年 [電信工程] 通信系統概要

第 三 題

📖 題組:
圖二所示為 FM 超外差接收器方塊圖。
圖中包含 RF Amplifier (高頻放大器)、方塊一、方塊二、FM Demodulator (FM 解調器)、Audio amplifier (音頻放大器) 及揚聲器。
本地振盪器 (Local oscillator) 輸出為 cos(2π(f_c + f_IF)t)。
(一)請詳述方塊一之功能。(7 分)
(二)請詳述方塊二之功能。(7 分)
(三)假設中頻頻率為 fIF = 10.7 MHz。若本地振盪器之頻率為 114.6 MHz,求該接收器接收電台之頻率為何?(6 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (三)

假設中頻頻率為 fIF = 10.7 MHz。若本地振盪器之頻率為 114.6 MHz,求該接收器接收電台之頻率為何?(6 分)

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利用超外差公式:$f_{LO} = f_c + f_{IF}$ 或 $f_{LO} = f_c - f_{IF}$。題目給了 $f_{LO}$ 與 $f_{IF}$,要求 $f_c$。通常在 FM 廣播(88-108 MHz)中,常用的是高邊注入(High-side injection),即 $f_{LO} > f_c$。

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【考點分析】 外差頻率計算。 【理論/法規依據】

小題 (一)

請詳述方塊一之功能。(7 分)

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在超外差(Superheterodyne)接收架構中,RF 放大器之後、IF 級之前,最重要的動作就是頻率轉換。方塊一接收 RF 訊號與本地振盪器(LO)訊號,其功能應為「混頻器(Mixer)」。

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【考點分析】 超外差接收機架構中的頻率轉換(Frequency Conversion)。 【分析與論述】

小題 (二)

請詳述方塊二之功能。(7 分)

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混頻之後產生的訊號包含多個頻率分量(如 $f_{LO} - f_c$ 和 $f_{LO} + f_c$)。為了只保留我們想要的中頻訊號並剔除雜訊與干擾,方塊二必須具備選擇頻率的能力,因此它應該是中頻放大器與濾波器的組合。

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【考點分析】 中頻(IF)處理級的功能。 【分析與論述】

📝 超外差接收器計算
💡 理解 RF、LO 與 IF 頻率轉換關係及注入方式差異。
比較維度 高邊注入 (High-side) VS 低邊注入 (Low-side)
頻率關係 f_LO 大於 f_c — f_LO 小於 f_c
電台頻率計算 f_c = f_LO - f_IF — f_c = f_LO + f_IF
鏡像頻率位置 f_image = f_LO + f_IF — f_image = f_LO - f_IF
💬兩者公式正負號相反,解題時須同時計算並依通訊規格頻段進行篩選。
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影像頻率 混頻器原理 超外差接收器架構

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