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調查局三等申論題 106年 [電子科學組] 通信與系統

第 一 題

📖 題組:
假設 $g_{p1}(t)$ 和 $g_{p2}(t)$ 是具有相同週期($T_0$)的兩個週期性訊號,其相關函數(Correlation function)定義如下: $R_{12}( au) = \frac{1}{T_0} \int_{-T_0/2}^{T_0/2} g_{p1}(t)g_{p2}^*(t-\tau)dt$。(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

求週期性訊號 $g_{p1}(t)$ 和 $g_{p2}(t)$ 的個別傅立葉級數展開(Fourier series expansion)式。

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本題測驗週期訊號的基礎頻域表徵。看到週期性訊號,直覺應聯想到傅立葉級數(Fourier Series)。在通訊系統與相關函數(Correlation function)的推導中,使用「複數指數傅立葉級數」(Complex Exponential Fourier Series)最為便利,因此需分別寫出兩個訊號的展開式與對應的係數積分公式。

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【解題思路】利用週期訊號的特性,將具備相同週期 $T_0$ 的訊號展開為複數指數傅立葉級數,並寫出對應的傅立葉係數(Fourier Coefficients)定義式。 【詳解】 已知 $g_{p1}(t)$ 與 $g_{p2}(t)$ 皆為週期為 $T_0$ 的週期性訊號,其基本頻率(Fundamental frequency)為 $f_0 = \frac{1}{T_0}$(或基本角頻率 $\omega_0 = \frac{2\pi}{T_0}$)。

小題 (二)

求相關函數 $R_{12}(\tau)$ 的傅立葉轉換(Fourier transform)。

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看到週期性訊號的相關函數,首先應聯想到將訊號展開為「傅立葉級數 (Fourier Series)」。將展開的級數代入相關函數定義式中進行積分,可證明該互相關函數亦為週期函數,最後再對其取傅立葉轉換,即可得到由脈衝函數組成的離散互功率頻譜。

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【解題思路】利用傅立葉級數(Fourier Series)展開週期訊號,代入相關函數定義式中化簡後,再對其取傅立葉轉換(Fourier Transform)。 【詳解】 已知:$g_{p1}(t)$ 與 $g_{p2}(t)$ 皆為週期 $T_0$ 的週期訊號,其基本頻率為 $f_0 = 1/T_0$。

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