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調查局三等申論題 114年 [電子科學組] 通信與系統

第 一 題

📖 題組:
請計算下列函數 h(t)的傅立葉轉換?(5 分) h(t) = -j / (πt) (一)請計算下列函數 h(t)的傅立葉轉換?(5 分) (二)這個形式是那種轉換(Transform)的核函數(kernel)?(5 分) (三)h(t)具有非常特殊的意義,請列舉三種在信號處理和通訊理論中應用價值?(5 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

請計算下列函數 h(t)的傅立葉轉換?(5 分)

思路引導 VIP

看到 h(t) = -j / (πt),應立刻聯想到希爾伯特轉換的脈衝響應 1/(πt) 或是符號函數 sgn(t)。利用已知轉換對 sgn(t) ↔ 1/(jπf) 以及傅立葉轉換的對偶性質(Duality Property),即可快速推導出頻域結果。

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【解題思路】利用符號函數 sgn(t) 的傅立葉轉換結果,搭配傅立葉轉換的對偶性(Duality Property)進行推導。 【詳解】 已知:符號函數 sgn(t) 的傅立葉轉換為:

小題 (二)

這個形式是那種轉換(Transform)的核函數(kernel)?(5 分)

思路引導 VIP

看到時間域函數分母出現 πt,應立即聯想到系統在頻域中造成正負 90 度相位偏移的特性。這類用於產生正交信號(Orthogonal signal)的積分運算,其對應的核函數即為通訊理論中極為重要的「希爾伯特轉換(Hilbert Transform)」。

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此形式為「希爾伯特轉換(Hilbert Transform)」的核函數(Kernel)之變形。 特徵包含: (1) 在時域中,原信號與此核函數(標準型為 $1/\pi t$)進行卷積(Convolution)運算,即可得到原信號的希爾伯特轉換。

小題 (三)

h(t)具有非常特殊的意義,請列舉三種在信號處理和通訊理論中應用價值?(5 分)

思路引導 VIP

看到函數含有 1/(πt) 的形式,應直覺聯想到「希爾伯特轉換(Hilbert Transform)」。此題等同於考驗考生是否了解希爾伯特轉換(即寬頻 90 度相移器)在通訊系統與信號處理中的三大核心實務應用:單邊帶調變、解析信號建立、以及包絡/相位之解調。

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【破題】 函數 h(t) = -j / (πt) 實質上是與「希爾伯特轉換(Hilbert Transform)」核函數 1/(πt) 密切相關的系統脈衝響應,本質上具備對信號所有頻率成分產生正交(90度)相移的特性。其在通訊理論與信號處理中具有三大核心應用價值。 【論述】

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