地特四等申論題
113年
[電信工程] 通信系統概要
第 一 題
📖 題組：
無線通訊系統傳送基頻訊號透過射頻無線電波之載波在大氣中來傳送。（每小題 10 分，共 20 分）
無線通訊系統傳送基頻訊號透過射頻無線電波之載波在大氣中來傳送。（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
考慮電磁波衰減的特性，若要達到相同的通訊品質，則比較高頻載波發射系統或低頻載波發射系統，何者需要較多的發射能量？
思路引導 VIP
本題測驗無線電波傳播特性的基本物理概念。解題關鍵在於引用「Friis傳輸方程式」或「自由空間路徑損耗(FSPL)」公式，說明電磁波衰減與載波頻率的平方成正比。由此推導出在相同距離下，高頻訊號衰減較嚴重，進而得出高頻系統需較大發射能量的結論。
小題 (二)
考慮多天線陣列的天線單元間距，比較高頻載波發射系統或低頻載波發射系統，何者需要的天線單元間距較小？
思路引導 VIP
看到這題，首先聯想天線陣列設計的物理原則：天線間距大小與無線電波的「波長」息息相關（通常設計為半波長）。接著利用電磁波公式 $c = f \lambda$ 連結頻率與波長的反比關係，即可輕鬆推導出高低頻載波與天線間距的結論。
頻率與路徑損耗關係
💡 載波頻率越高則路徑損耗越大，需補償更多發射能量。
| 比較維度 | 高頻載波系統 | VS | 低頻載波系統 |
|---|---|---|---|
| 路徑損耗 (FSPL) | 極大 (與頻率平方成正比) | — | 較小 |
| 大氣/雨衰影響 | 嚴重 (易被水氣吸收) | — | 輕微 |
| 繞射與穿透力 | 弱 (易被障礙物阻擋) | — | 強 |
| 發射能量需求 | 高 (需補償路徑損耗) | — | 低 |
💬頻率與傳播損耗呈正相關，故高頻需較多發射能量以維持品質。
