PSM100KW短波發射機中非線性失真的定義及產生的原因

秦文靜

（國家新聞出版廣電總局　五七二臺，北京　101109）

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PSM100KW短波發射機中非線性失真的定義及產生的原因

秦文靜

（國家新聞出版廣電總局五七二臺，北京101109）

本文從非線性失真的概念入手，準確闡述了PSM100KW短波發射機中非線性失真對廣播發送的危害以及通過實驗的方法發現的非線性失真產生的原因。

非線性失真；諧波失真；負反饋系統；調幅線性不佳

一、非線性失真的定義

由于PSM調制所輸出的信號為階梯型音頻信號，階梯波紋無法避免導致失真的產生。“根據部標，諧波失真的定義是：發射機用單一頻率的正弦音頻信號調幅時，由于高頻放大器的非線性和調制器的非線性，會產生各次諧波分量，各次諧波分量的均方根值與基波有效值之比，即為諧波失真。THD表示諧波失真。

音頻信號的非線性失真現象，使得放大器的效率和互調失真性能指標大大降低，從而降低了通信質量，并且相鄰信道會有干擾。這會大大影響廣播收聽的質量和美感。

高質量的發射機都希望各級放大器諧波失真小，因此設計放大器時，都注意到減少失真的問題。影響諧波失真的因素很多，主要可歸為三類：

第一，音頻系統各級的異態或設計不佳。第二，寬帶負反饋系統不好。第三，被調級調幅線性不良，設備中的元件，如小型電子管、電解電容等老化。

對于失真來說，根據上述三條理由，應采取逐級分段排除的辦法，找出影響失真的主要因素。

二、造成非線性失真的因素

（一）低頻系統的工作狀態

根據失真特點總結出產生失真的原因以及處理方法：

1.特點：正峰平頂。（1）當失真信號出現輸入波形有平頂時，需要處理信號源。（2）當現象是陽極靜止電流偏小，工作在非線性區時，需要將偏壓往正向調整或調整陽壓、簾柵壓。若發生在副調級，應降低其內阻，提高其輸出。或改動調幅變壓器的抽頭，降低調幅級陽壓利用系數。（3）當現象為下一級有柵流時，需要斷開下級，先調本級。將下級偏壓往負方向移動，可消除柵流。（4）負載偏低時，適當加大。（5）電子管老化或絲壓偏低，換管或調壓。

2.特點：負峰平頂。（1）本級有柵流時，偏壓往負向調整。（2）負載偏低時，加大負載。（3）電子管老化或絲壓偏低，換管或調壓。

3.正負峰有尖頂。現象為三次濾波偏大時，需要展寬頻帶，加深負反饋。

4.增益偏低。（1）設計余量太小，需要加大增益，留有足夠的負反饋量。（2）電子管老化，更換管子。

5.反饋振蕩或負阻振蕩。（1）負反饋過量時，根據失真大小與反饋量綜合調整，留下6dB保護率。（2）負阻振蕩（三極管表現在柵極，四極管表現在簾柵極），這時可以更換電子管、采用RC網絡消除振蕩或采用電阻吸收的方法，消除振蕩。

6.高頻被調級引起的失真。（1）四極管陽簾同調有相位差，調幅深度比例不合適，找出移相原因，調整調幅深度比例。（2）激勵不足時，加大激勵。

（二）負反饋系統

測試負反饋需要分別測出加與不加負反饋時兩種狀態的失真，每種狀態又分低調幅和高調幅兩種。為了防止發射機過調幅，最好先輸入無反饋的信號，然后再加上負反饋。

對于初調的新機器，可以測到15kHz、30kHz，甚至更寬的頻帶，看負反饋的量到什么頻率時最小。如果有反饋的失真大于無反饋的失真，就說明失真過大的原因出在反饋系統里。

負反饋是改善失真指標的重要手段，不管是陽極調制機、自動陽極調制機、脈寬調制機或脈沖階梯調制發射機都用負反饋。但由于調制方式的不同，有的機器反饋量很大，不但有內反饋，還有外反饋。陶瓷四極管往往被用于陽極調制機調幅器的末級，為了提高效率，減少維護費用，選用工作點的起始陽流很小，工作在特性曲線的彎曲部分，勢必造成很大的失真，為了解決這個矛盾，有的機器負反饋需要加到30dB。

（三）被調級調幅線性不佳

陽極調制級的調幅變壓器，是決定通帶內失真的關鍵設備之一。發射機的電子管工作在特性曲線的彎曲部分，這就會使發射機的輸出信號產生非線性失真。而這種現象可以分成兩類進行分析，第一，選擇不當的操作點（過高或過低）；第二，電壓過大的信號。

當柵負壓過大時，工作點（Q）太低，使得電子管工作在下端彎曲部分的特性曲線，陽極電流的副半周被展平，從而產生一個顯著的非線性失真。當柵負壓太小，使電子管工作在上端彎曲部分的特性曲線，陽極電流的正半周被展平，也產生了失真。當電子管的工作點選擇正確了，可是由于信號電壓太強，所以陽極電流的正半周和負半周都被展平了，使得信號曲線出現扭曲失真。只有當柵負壓正常，并選擇了適當的信號振幅，非線性失真就變得很小。

總結得出：當發射機的放大器具有非線性失真的情況下，如果輸入的是一個正弦波，經過放大器后就變成了非正弦的，并且可以分解成直流電、基波和高次諧波成分。由此可知，經由放大器輸出的音頻信號帶有新的頻率成分，是非線性失真的特點。

基于以上分析和說明，我們可以肯定音頻信號中含有非線性失真是有害的，通過實際測試可以得知：放大器的非線性失真使得它在放大語言類節目時，聲音質量明顯下降，出現聲音嘶啞、語言模糊的情況。因此，選擇正確的工作點（Q）和信號電壓，使放大器工作在電子管特性曲線的直線部分，可以有效減小非線性失真，這就是電子管的甲類工作狀態。而乙類和甲乙類的工作狀態都會產生較大的非線性失真，這就需要運用推挽電路來減小信號中的非線性失真。

［1］418E/F100kW短波發射機編寫小組.廣播電視發送與傳輸維護手冊［M］.廣電總局無線電管理局編印，2003：493-512.

［2］郭寶璽.大功率新型短波發射機射放技術［M］.廣電總局無線電管理局編印，1997：362.

［3］劉長年，吳名森，王福全，舒血峰.廣播發送技術［M］.無線電臺管理局編印，1999：236.

［4］張學田，李英華，尤鞏圻，劉洪才.廣播電視技術手冊（第六分冊：發送技術）［M］.北京：國防工業出版社，2000：336-412.

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